في معدات الفضاء والسيارات، تعمل الإلكترونيات غالبًا في درجات حرارة عالية، مثل محركات الطائرات ومحركات السيارات والمركبات الفضائية في مهمات بالقرب من الشمس والمعدات ذات درجة الحرارة العالية في الأقمار الصناعية. استخدم أجهزة Si أو GaAs المعتادة، لأنها لا تعمل في درجات حرارة عالية جدًا، لذلك يجب وضع هذه الأجهزة في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة، وهناك طريقتان: الأولى هي وضع هذه الأجهزة بعيدًا عن درجة الحرارة العالية، ثم من خلال الأسلاك والموصلات لتوصيلها بالجهاز المراد التحكم فيه؛ والأخرى هي وضع هذه الأجهزة في صندوق تبريد ثم وضعها في بيئة ذات درجة حرارة عالية. من الواضح أن كلتا الطريقتين تضيف معدات إضافية، وتزيد من جودة النظام، وتقلل المساحة المتاحة للنظام، وتجعل النظام أقل موثوقية. يمكن التخلص من هذه المشكلات عن طريق الاستخدام المباشر للأجهزة التي تعمل في درجات حرارة عالية. يمكن تشغيل أجهزة SIC مباشرة عند 3M — cail Y دون تبريد في درجة حرارة عالية.
يمكن تركيب إلكترونيات وأجهزة استشعار كربيد السيليكون (SIC) داخل محركات الطائرات الساخنة وعلى سطحها، مع استمرار عملها في ظل ظروف التشغيل القاسية هذه، مما يقلل بشكل كبير من الكتلة الإجمالية للنظام ويعزز موثوقيته. يستطيع نظام التحكم الموزع القائم على كربيد السيليكون (SIC) الاستغناء عن 90% من الأسلاك والموصلات المستخدمة في أنظمة التحكم الإلكترونية التقليدية. ويُعد هذا الأمر بالغ الأهمية، لأن مشاكل الأسلاك والموصلات تُعد من أكثر المشاكل شيوعًا أثناء توقف الطائرات التجارية اليوم.
وفقًا لتقييم القوات الجوية الأمريكية، فإن استخدام إلكترونيات كربيد السيليكون المتقدمة في طائرة إف-16 سيقلل كتلة الطائرة بمئات الكيلوجرامات، ويحسّن الأداء وكفاءة الوقود، ويزيد من موثوقية التشغيل، ويقلل بشكل كبير تكاليف الصيانة ووقت التوقف عن العمل. وبالمثل، يمكن لإلكترونيات وأجهزة استشعار كربيد السيليكون تحسين أداء الطائرات التجارية، مع تحقيق أرباح اقتصادية إضافية تُقدر بملايين الدولارات لكل طائرة.
وبالمثل، فإن استخدام أجهزة الاستشعار الإلكترونية عالية الحرارة المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) في محركات السيارات سيُمكّن من تحسين مراقبة الاحتراق والتحكم فيه، مما يُؤدي إلى احتراق أنظف وأكثر كفاءة. علاوة على ذلك، يعمل نظام التحكم الإلكتروني في محركات كربيد السيليكون بكفاءة أعلى من 125 درجة مئوية، مما يُقلل عدد الأسلاك والموصلات في حجرة المحرك، ويُحسّن موثوقية نظام التحكم في السيارة على المدى الطويل.
تتطلب الأقمار الصناعية التجارية اليوم مشعات لتبديد الحرارة الناتجة عن إلكترونيات المركبة الفضائية، ودروعًا لحماية إلكترونيات المركبة من الإشعاع الفضائي. يمكن أن يُقلل استخدام إلكترونيات كربيد السيليكون في المركبات الفضائية من عدد الأسلاك والموصلات، بالإضافة إلى حجم وجودة دروع الإشعاع، لأن إلكترونيات كربيد السيليكون لا تعمل في درجات حرارة عالية فحسب، بل تتمتع أيضًا بمقاومة عالية للإشعاع السعوي. إذا قيست تكلفة إطلاق قمر صناعي إلى مدار الأرض بالكتلة، فإن تقليل الكتلة باستخدام إلكترونيات كربيد السيليكون يمكن أن يُحسّن اقتصاد صناعة الأقمار الصناعية وقدرتها التنافسية.
يمكن استخدام المركبات الفضائية التي تستخدم أجهزة SiC المقاومة للإشعاع ودرجات الحرارة العالية لتنفيذ مهمات أكثر صعوبة حول النظام الشمسي. في المستقبل، عند تنفيذ مهمات حول الشمس وسطح كواكب النظام الشمسي، ستلعب الأجهزة الإلكترونية المصنوعة من SiC، ذات الخصائص الممتازة في مقاومة درجات الحرارة العالية والإشعاع، دورًا رئيسيًا في المركبات الفضائية التي تعمل بالقرب من الشمس. كما أن استخدام هذه الأجهزة الإلكترونية يُقلل من حماية المركبة الفضائية ومعدات تبديد الحرارة، مما يسمح بتركيب المزيد من الأجهزة العلمية في كل مركبة.
وقت النشر: ٢٣ أغسطس ٢٠٢٢