ফটোভোলটাইক ডায়োডের রিভার্স লিকেজ কারেন্ট কী এবং কীভাবে এটি অপ্টিমাইজ করা যায়?

一, গঠন প্রক্রিয়া এবং বিপরীত ফুটো বর্তমান মূল প্রভাবিত কারণ
1. শারীরিক প্রক্রিয়া: বাহক প্রসারণ এবং তাপীয় উত্তেজনার দ্বৈত প্রভাব
বিপরীত লিকেজ কারেন্ট দুটি অংশ নিয়ে গঠিত:

স্পেস চার্জ অঞ্চলে উত্পন্ন কারেন্ট: বিপরীত পক্ষপাতের অধীনে, PN জংশন স্পেস চার্জ অঞ্চলের প্রস্থ বৃদ্ধি পায় এবং শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র চার্জ বাহকগুলির চলাচলকে ত্বরান্বিত করে, যার ফলে তাপীয় উত্তেজনা দ্বারা উত্পন্ন ইলেকট্রন হোল জোড়া বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা পৃথক হয়ে একটি কারেন্ট তৈরি করে। কারেন্ট ব্যান্ডগ্যাপের প্রস্থের সাথে তাত্পর্যপূর্ণভাবে সম্পর্কিত, সিলিকন- ভিত্তিক ডিভাইসগুলিতে 80% এর বেশি।
ভিভো ডিফিউশন কারেন্টে: সংখ্যালঘু বাহক (যেমন P-টাইপ অঞ্চলে ইলেকট্রন) ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের ড্রাইভের অধীনে N-টাইপ অঞ্চলের দিকে ছড়িয়ে পড়ে, একটি দুর্বল কারেন্ট তৈরি করে। এর মান সাধারণত nA সীমার মধ্যে থাকে, তবে উচ্চ তাপমাত্রা বা শক্তিশালী বিকিরণ পরিবেশে এটি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেতে পারে।
2. মূল প্রভাবক কারণগুলি: উপকরণ, প্রক্রিয়া এবং পরিবেশের ব্যাপক প্রভাব
উপাদানের ত্রুটি: জালি স্থানচ্যুতি এবং ধাতব অমেধ্য (যেমন লোহা এবং তামা) যৌগিক কেন্দ্রে প্রবর্তন করা যেতে পারে, যা সংখ্যালঘু চার্জ বাহকদের জীবনকাল হ্রাস করে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে যখন ধাতব দূষণের ঘনত্ব 1 × 10 ¹⁰ পরমাণু/সেমি ² ছাড়িয়ে যায়, তখন ফুটো কারেন্ট 2-3 মাত্রার বৃদ্ধি হতে পারে।
উত্পাদন প্রক্রিয়া: অসম ডোপিং এবং অপর্যাপ্ত পৃষ্ঠ প্যাসিভেশন পৃষ্ঠের ফুটো কারেন্টের অনুপাত 30% -50% পর্যন্ত বাড়িয়ে দিতে পারে। উদাহরণ স্বরূপ, Schottky ডায়োডের ধাতুর সেমিকন্ডাক্টর যোগাযোগের বৈশিষ্ট্যের কারণে প্রথাগত PN জংশনের তুলনায় 2-3 মাত্রার একটি লিকেজ কারেন্ট রয়েছে।
তাপমাত্রার প্রভাব: প্রতি 10 ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধির জন্য, ফুটো কারেন্ট দ্বিগুণ হয়। মরুভূমির মতো উচ্চ-তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে, প্রথাগত সিলিকন-ভিত্তিক ডায়োডের ফুটো কারেন্ট μ A-তে পৌঁছতে পারে, যখন তৃতীয়-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি (যেমন SiC) এটিকে 2-4 মাত্রায় কমাতে পারে।
বিপরীত ভোল্টেজ: যখন ভোল্টেজ সমালোচনামূলক মানের (যেমন 1.2 গুণ VRWM) অতিক্রম করে, তখন লিকেজ কারেন্ট দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়, যা ব্রেকডাউন ক্ষতির কারণ হতে পারে।
2, রিভার্স লিকেজ কারেন্টের জন্য অপ্টিমাইজেশন কৌশল: উপকরণ থেকে সিস্টেমে সম্পূর্ণ চেইন উন্নতি
1. উপাদান উদ্ভাবন: তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির যুগান্তকারী অ্যাপ্লিকেশন
সিলিকন কার্বাইড (SiC) এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN): তাদের প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ বৈশিষ্ট্যগুলি (SIC-এর জন্য 3.2eV এবং GaN-এর জন্য 3.4eV) উল্লেখযোগ্যভাবে তাপ উত্তেজনা প্রবাহ হ্রাস করে এবং চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধের প্রদর্শন করে৷ উদাহরণ স্বরূপ, Infineon CoolSiC™ 150 ডিগ্রিতে Schottky ডায়োডের লিকেজ কারেন্ট সিলিকন ভিত্তিক ডিভাইসের 1/1000 মাত্র।
Heterojunction গঠন: একটি সিলিকন সাবস্ট্রেটে GaAs বা InGaP-এর মতো ক্রমবর্ধমান উপাদানের মাধ্যমে, ক্যারিয়ারের প্রসারণকে দমন করার জন্য একটি হেটেরোজেকশন ইন্টারফেস তৈরি করা হয়। HJT (heterojunction) ফটোভোলটাইক ডায়োড জাপানে প্যানাসনিক কর্পোরেশন দ্বারা বিকাশিত লিকেজ কারেন্টকে 0.1nA/সেমি ² এর নিচে হ্রাস করে।
2. প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশান: ওয়েফার থেকে প্যাকেজিং পর্যন্ত সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণ
আল্ট্রা ক্লিন ম্যানুফ্যাকচারিং এনভায়রনমেন্ট: ক্লাস 10 ক্লিনরুম ব্যবহার করে (প্রতি ঘনফুট বাতাসে 10 এর থেকে কম বা সমান 0.5 μm কণার বেশি বা সমান), ভ্যাকুয়াম প্যাকেজিং প্রযুক্তির সাথে মিলিত, ধাতব দূষণের ঘনত্ব 1 × 10 ⁸ সেমি/ পরমাণুর নীচে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।
সারফেস প্যাসিভেশন প্রযুক্তি: অ্যাটমিক লেয়ার ডিপোজিশন (ALD) এর মাধ্যমে Al ₂ O3 বা SiN ₓ পাতলা ফিল্ম বাড়ান, পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলি পূরণ করুন এবং রাজ্যগুলির পৃষ্ঠের ঘনত্ব হ্রাস করুন। পরীক্ষামূলক তথ্য দেখায় যে ALD প্যাসিভেশন লিকেজ কারেন্ট 50% -70% কমাতে পারে।
লেজার ডোপিং প্রক্রিয়া: সুনির্দিষ্ট ডোপিং অর্জনের জন্য লেজার স্থানীয় হিটিং ব্যবহার করে, ঐতিহ্যগত প্রসারণ প্রক্রিয়াগুলিতে অসম ডোপিংয়ের সমস্যা এড়ানো। জার্মানির Fraunhofer ISE ইনস্টিটিউট দ্বারা তৈরি লেজার ডোপিং প্রযুক্তি ± 3% এর মধ্যে ডোপিং ঘনত্বের ওঠানামা নিয়ন্ত্রণ করে।
3. স্ট্রাকচারাল ডিজাইন: ডিভাইস থেকে মডিউল পর্যন্ত পদ্ধতিগত উদ্ভাবন
মাল্টি জংশন সিরিজ স্ট্রাকচার: সিরিজে একাধিক পিএন জংশন সংযুক্ত করার মাধ্যমে, বিপরীত ব্লকিং ভোল্টেজ বৃদ্ধি করা হয় এবং একটি একক জংশনের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি হ্রাস করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, 1000V এর বিপরীত ভোল্টেজের অধীনে, একটি তিনটি জংশন ফটোভোলটাইক ডায়োডের ফুটো কারেন্ট একটি একক জংশন ডিভাইসের মাত্র 1/10।
ইন্টিগ্রেটেড প্রোটেকশন সার্কিট: MOSFET বা TVS (ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ সাপ্রেশন) ডায়োড ডায়োড মডিউলের মধ্যে এম্বেড করে একটি বিপরীত সুরক্ষা নেটওয়ার্ক তৈরি করে। STMicroelectronics™ সিরিজ থেকে STPROTECT, বিপরীত লিকেজ কারেন্ট 10nA-এর নিচে সীমাবদ্ধ করতে পারে।
থার্মাল ম্যানেজমেন্ট অপ্টিমাইজেশান: 85 ডিগ্রির নিচে অপারেটিং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে ফেজ পরিবর্তন উপকরণ (পিসিএম) বা মাইক্রোচ্যানেল কুলিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে তাপমাত্রা 20 ডিগ্রী কমলে ফুটো কারেন্ট 75% কমে যেতে পারে।
4. পরীক্ষা এবং স্ক্রীনিং: উত্পাদন থেকে অ্যাপ্লিকেশন পর্যন্ত সম্পূর্ণ প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ
উচ্চ নির্ভুলতা পরীক্ষার সরঞ্জাম: Keithley 6517B ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিটার বা Agilent B1500A সেমিকন্ডাক্টর প্যারামিটার বিশ্লেষক ব্যবহার করুন -55 ডিগ্রী থেকে 175 ডিগ্রী রেঞ্জে 0.1fA এর নির্ভুলতার সাথে লিকেজ কারেন্ট পরীক্ষা করতে।
ত্বরান্বিত বার্ধক্য পরীক্ষা: উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ আর্দ্রতা (85 ডিগ্রি /85% RH) বা বায়াস তাপমাত্রা অস্থিরতা (BTI) পরীক্ষার মাধ্যমে চমৎকার ফুটো বর্তমান স্থায়িত্ব সহ ডিভাইসগুলি নির্বাচন করুন। উদাহরণ স্বরূপ, T Ü V Rheinland-এর HALT (হাই অ্যাক্সিলারেটেড লাইফ টেস্ট) স্ট্যান্ডার্ডের প্রয়োজন যে বয়সের 1000 ঘন্টা পরে ডিভাইসের লিকেজ বর্তমান পরিবর্তনের হার 10% এর কম বা সমান।
ডেটা চালিত স্ক্রীনিং মডেল: মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমের উপর ভিত্তি করে, সঠিক স্ক্রীনিং অর্জনের জন্য লিকেজ কারেন্ট, প্রক্রিয়া পরামিতি এবং পরিবেশগত অবস্থার মধ্যে একটি পারস্পরিক সম্পর্ক মডেল স্থাপন করুন। Huawei এর ডিজিটাল এনার্জি টিম দ্বারা ডেভেলপ করা AI স্ক্রীনিং সিস্টেম ত্রুটির হার 0.01% এর নিচে কমিয়েছে।