Třetí generace polovodičů, reprezentovaná nitridem galia (GaN) a karbidem křemíku (SiC), byla rychle vyvinuta díky svým vynikajícím vlastnostem. Jak však přesně měřit parametry a vlastnosti těchto zařízení, aby bylo možné využít jejich potenciál a optimalizovat jejich účinnost a spolehlivost, vyžaduje vysoce přesné měřicí zařízení a profesionální metody.
Stále více se používá nová generace materiálů se širokým pásmem (WBG) reprezentovaná karbidem křemíku (SiC) a nitridem galia (GaN). Elektricky mají tyto látky blíže k izolantům než křemík a další typické polovodičové materiály. Tyto látky jsou navrženy tak, aby překonaly omezení křemíku, protože jde o materiál s úzkým pásmem, a proto způsobuje špatný únik elektrické vodivosti, který se zvýrazní se zvýšením teploty, napětí nebo frekvence. Logickým limitem tohoto úniku je nekontrolovaná vodivost, ekvivalentní provoznímu selhání polovodiče.
Z těchto dvou materiálů se širokým pásmovou mezerou je GaN vhodný hlavně pro implementační schémata s nízkým a středním výkonem, kolem 1 kV a pod 100 A. Jednou z významných oblastí růstu pro GaN je jeho použití v LED osvětlení, ale také rostoucí v jiných nízkoenergetických použitích. jako je automobilová a RF komunikace. Naproti tomu technologie obklopující SiC jsou vyvinuty lépe než GaN a jsou vhodnější pro aplikace s vyšším výkonem, jako jsou trakční invertory elektrických vozidel, přenos energie, velká zařízení HVAC a průmyslové systémy.
SiC zařízení jsou schopna pracovat při vyšším napětí, vyšších spínacích frekvencích a vyšších teplotách než Si MOSFET. Za těchto podmínek má SiC vyšší výkon, účinnost, hustotu výkonu a spolehlivost. Tyto výhody pomáhají konstruktérům snížit velikost, hmotnost a náklady na měniče energie, aby byly konkurenceschopnější, zejména v lukrativních segmentech trhu, jako je letectví, vojenská vozidla a elektrická vozidla.
SiC MOSFETy hrají klíčovou roli ve vývoji zařízení pro přeměnu energie nové generace, protože mají schopnost dosáhnout vyšší energetické účinnosti v konstrukcích založených na menších součástkách. Posun také vyžaduje, aby inženýři přehodnotili některé z konstrukčních a testovacích technik tradičně používaných k vytváření výkonové elektroniky.
Poptávka po přísném testování roste
Aby bylo možné plně využít potenciál SiC a GaN zařízení, jsou během přepínání vyžadována přesná měření, aby se optimalizovala účinnost a spolehlivost. Zkušební postupy pro SiC a GaN polovodičová zařízení musí brát v úvahu vyšší pracovní frekvence a napětí těchto zařízení.
Vývoj nástrojů pro testování a měření, jako jsou generátory libovolných funkcí (AFG), osciloskopy, přístroje pro jednotku měření zdrojů (SMU) a analyzátory parametrů, pomáhá konstruktérům energetiky rychleji dosáhnout výkonnějších výsledků. Tato modernizace vybavení jim pomáhá vyrovnat se s každodenními výzvami. „Minimalizace spínacích ztrát zůstává velkou výzvou pro inženýry energetických zařízení,“ řekl Jonathan Tucker, vedoucí marketingu napájecích zdrojů ve společnosti Teck/Gishili. Tyto návrhy musí být přísně měřeny, aby byla zajištěna konzistence. Jedna z klíčových technik měření se nazývá double pulse test (DPT), což je standardní metoda pro měření spínacích parametrů MOSFETů nebo IGBT výkonových zařízení.
Nastavení pro provedení dvojitého pulsního testu SiC polovodiče zahrnuje: funkční generátor pro řízení sítě MOSFET; Osciloskop a analytický software pro měření VDS a ID. Kromě testování dvojitým pulsem, tedy kromě testování na úrovni obvodu, existuje testování na úrovni materiálu, testování na úrovni komponent a testování na úrovni systému. Inovace v testovacích nástrojích umožnily konstruktérům ve všech fázích životního cyklu pracovat na zařízeních pro přeměnu energie, která dokážou splnit přísné požadavky na design s nízkými náklady.
Být připraven certifikovat zařízení v reakci na regulační změny a nové technologické potřeby pro zařízení koncových uživatelů, od výroby energie po elektrická vozidla, umožňuje společnostem pracujícím na výkonové elektronice zaměřit se na inovace s přidanou hodnotou a položit základy pro budoucí růst.
Čas odeslání: 27. března 2023