في معدات الطيران والسيارات، غالبًا ما تعمل الإلكترونيات في درجات حرارة عالية، مثل محركات الطائرات، ومحركات السيارات، والمركبات الفضائية في مهمات قريبة من الشمس، والمعدات ذات درجة الحرارة العالية في الأقمار الصناعية. استخدم أجهزة Si أو GaAs المعتادة، لأنها لا تعمل في درجات حرارة عالية جداً، لذلك يجب وضع هذه الأجهزة في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة، هناك طريقتان: إحداهما وضع هذه الأجهزة بعيداً عن درجة الحرارة المرتفعة، ومن ثم من خلال الخيوط والموصلات لتوصيلها بالجهاز المراد التحكم فيه؛ والآخر هو وضع هذه الأجهزة في صندوق تبريد ومن ثم وضعها في بيئة ذات درجة حرارة عالية. من الواضح أن كلتا الطريقتين تضيفان معدات إضافية، وتزيدان من جودة النظام، وتقللان المساحة المتاحة للنظام، وتجعلان النظام أقل موثوقية. ويمكن التخلص من هذه المشاكل مباشرة باستخدام الأجهزة التي تعمل في درجات حرارة عالية. يمكن تشغيل أجهزة SIC مباشرة عند 3M — cail Y دون التبريد عند درجة حرارة عالية.
يمكن تركيب أجهزة الاستشعار والإلكترونيات المصنوعة من كربيد السيليكون داخل وعلى سطح محركات الطائرات الساخنة، ولا تزال تعمل في ظل ظروف التشغيل القاسية هذه، مما يقلل بشكل كبير من كتلة النظام الإجمالية ويحسن الموثوقية. يمكن لنظام التحكم الموزع المعتمد على SIC التخلص من 90% من الخيوط والموصلات المستخدمة في أنظمة التحكم بالدرع الإلكتروني التقليدية. وهذا أمر مهم لأن مشاكل الرصاص والموصل هي من بين المشاكل الأكثر شيوعًا التي تتم مواجهتها أثناء فترات التوقف عن العمل في الطائرات التجارية اليوم.
وفقًا لتقييم القوات الجوية الأمريكية، فإن استخدام إلكترونيات SiC المتقدمة في الطائرة F-16 سيقلل من كتلة الطائرة بمئات الكيلوجرامات، ويحسن الأداء وكفاءة استهلاك الوقود، ويزيد من الموثوقية التشغيلية، ويقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة ووقت التوقف عن العمل. وعلى نحو مماثل، من الممكن أن تعمل الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاستشعار المصنوعة من كربيد السيليكون على تحسين أداء الطائرات التجارية، مع تحقيق أرباح اقتصادية إضافية تقدر بملايين الدولارات لكل طائرة.
وبالمثل، فإن استخدام أجهزة الاستشعار الإلكترونية والإلكترونية ذات درجة الحرارة العالية من كربيد السيليكون في محركات السيارات سيمكن من مراقبة الاحتراق والتحكم فيه بشكل أفضل، مما يؤدي إلى احتراق أنظف وأكثر كفاءة. علاوة على ذلك، يعمل نظام التحكم الإلكتروني في المحرك SiC بدرجة حرارة أعلى بكثير من 125 درجة مئوية، مما يقلل من عدد الأسلاك والموصلات في حجرة المحرك ويحسن 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 الفضائية من الإشعاع الفضائي. يمكن أن يؤدي استخدام إلكترونيات SiC في المركبات الفضائية إلى تقليل عدد الخيوط والموصلات بالإضافة إلى حجم وجودة الدروع الإشعاعية لأن إلكترونيات SiC لا يمكنها العمل في درجات حرارة عالية فحسب، بل تتمتع أيضًا بمقاومة قوية لسعة الإشعاع. إذا تم قياس تكلفة إطلاق قمر صناعي إلى مدار الأرض بالكتلة، فإن تقليل الكتلة باستخدام إلكترونيات SiC يمكن أن يحسن الاقتصاد والقدرة التنافسية لصناعة الأقمار الصناعية.
يمكن استخدام المركبات الفضائية التي تستخدم أجهزة SiC مقاومة للإشعاع بدرجة حرارة عالية للقيام بمهام أكثر تحديًا حول النظام الشمسي. في المستقبل، عندما يقوم الأشخاص بمهام حول الشمس وأسطح الكواكب في النظام الشمسي، ستلعب الأجهزة الإلكترونية من SiC ذات خصائص ممتازة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة الإشعاع دورًا رئيسيًا للمركبات الفضائية التي تعمل بالقرب من الشمس، واستخدام SiC الإلكتروني يمكن أن تقلل الأجهزة من حماية المركبات الفضائية ومعدات تبديد الحرارة، لذلك يمكن تركيب المزيد من الأجهزة العلمية في كل مركبة.
وقت النشر: 23 أغسطس 2022