Treća generacija poluprovodnika, predstavljena galijum nitridom (GaN) i silicijum karbidom (SiC), brzo je razvijena zbog svojih odličnih svojstava. Međutim, kako precizno izmjeriti parametre i karakteristike ovih uređaja kako bi se iskoristio njihov potencijal i optimizirala njihova efikasnost i pouzdanost zahtijeva mjernu opremu visoke preciznosti i profesionalne metode.
Nova generacija širokopojasnih materijala (WBG) koje predstavljaju silicijum karbid (SiC) i galijum nitrid (GaN) postaju sve više i više u upotrebi. Električno, ove tvari su bliže izolatorima od silicija i drugih tipičnih poluvodičkih materijala. Ove supstance su dizajnirane da prevaziđu ograničenja silicijuma jer je materijal uskog pojasa i stoga uzrokuje slabo curenje električne provodljivosti, koje postaje sve izraženije kako se temperatura, napon ili frekvencija povećavaju. Logičko ograničenje ovog curenja je nekontrolisana provodljivost, ekvivalentna kvaru poluprovodnika.
Od ova dva materijala sa širokim pojasom, GaN je uglavnom pogodan za implementacijske šeme male i srednje snage, oko 1 kV i ispod 100 A. Jedna značajna oblast rasta za GaN je njegova upotreba u LED rasvjeti, ali i rast u drugim upotrebama male snage kao što su automobilske i RF komunikacije. Nasuprot tome, tehnologije koje okružuju SiC su bolje razvijene od GaN i bolje su prilagođene aplikacijama veće snage kao što su vučni pretvarači električnih vozila, prijenos energije, velika HVAC oprema i industrijski sistemi.
SiC uređaji su sposobni da rade na višim naponima, višim frekvencijama prebacivanja i višim temperaturama od Si MOSFET-a. Pod ovim uslovima, SiC ima veće performanse, efikasnost, gustinu snage i pouzdanost. Ove prednosti pomažu dizajnerima da smanje veličinu, težinu i cijenu energetskih pretvarača kako bi ih učinili konkurentnijima, posebno u unosnim tržišnim segmentima kao što su avijacija, vojna i električna vozila.
SiC MOSFET-ovi igraju ključnu ulogu u razvoju uređaja za konverziju energije sljedeće generacije zbog svoje sposobnosti da postignu veću energetsku efikasnost u dizajnu zasnovanom na manjim komponentama. Promena takođe zahteva od inženjera da preispitaju neke od tehnika dizajna i testiranja koje se tradicionalno koriste za stvaranje energetske elektronike.
Potražnja za rigoroznim testiranjem raste
Da bi se u potpunosti iskoristio potencijal SiC i GaN uređaja, potrebna su precizna mjerenja tokom operacije prebacivanja kako bi se optimizirala efikasnost i pouzdanost. Procedure ispitivanja za SiC i GaN poluvodičke uređaje moraju uzeti u obzir veće radne frekvencije i napone ovih uređaja.
Razvoj alata za testiranje i merenje, kao što su generatori proizvoljnih funkcija (AFG), osciloskopi, instrumenti izvornih mernih jedinica (SMU) i analizatori parametara, pomaže inženjerima za projektovanje energije da brže postignu moćnije rezultate. Ova nadogradnja opreme pomaže im da se nose sa svakodnevnim izazovima. “Minimiziranje gubitaka pri prebacivanju ostaje veliki izazov za inženjere energetske opreme,” rekao je Jonathan Tucker, šef marketinga napajanja u Teck/Gishiliju. Ovi dizajni moraju biti rigorozno izmjereni kako bi se osigurala konzistentnost. Jedna od ključnih tehnika mjerenja naziva se test dvostrukog impulsa (DPT), koji je standardna metoda za mjerenje parametara prebacivanja MOSFET-a ili IGBT energetskih uređaja.
Podešavanje za izvođenje dvopulsnog testa SiC poluprovodnika uključuje: generator funkcija za pokretanje MOSFET mreže; Osciloskop i softver za analizu za mjerenje VDS i ID. Pored ispitivanja sa dvostrukim impulsom, odnosno, pored ispitivanja nivoa kola, postoje i ispitivanje nivoa materijala, ispitivanje nivoa komponenti i testiranje nivoa sistema. Inovacije u alatima za testiranje omogućile su dizajnerskim inženjerima u svim fazama životnog ciklusa da rade na uređajima za konverziju energije koji mogu isplatiti zadovoljiti stroge zahtjeve dizajna.
Spremnost da sertifikuju opremu kao odgovor na regulatorne promene i nove tehnološke potrebe za opremom krajnjeg korisnika, od proizvodnje električne energije do električnih vozila, omogućava kompanijama koje rade na energetskoj elektronici da se fokusiraju na inovacije sa dodanom vrednošću i postave temelje za budući rast.
Vrijeme objave: Mar-27-2023