نسل سوم نیمه هادی ها که با نیترید گالیم (GaN) و کاربید سیلیکون (SiC) نشان داده می شوند، به دلیل خواص عالی آنها به سرعت توسعه یافته اند. با این حال، چگونگی اندازه گیری دقیق پارامترها و ویژگی های این دستگاه ها به منظور بهره برداری از پتانسیل آنها و بهینه سازی کارایی و قابلیت اطمینان آنها، نیازمند تجهیزات اندازه گیری با دقت بالا و روش های حرفه ای است.
نسل جدید مواد باند پهن (WBG) که توسط کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN) نشان داده می شود، روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. از نظر الکتریکی، این مواد نسبت به سیلیکون و سایر مواد نیمه هادی معمولی به عایق ها نزدیک تر هستند. این مواد برای غلبه بر محدودیت‌های سیلیکون طراحی شده‌اند، زیرا یک ماده با شکاف نواری باریک است و بنابراین باعث نشتی ضعیف هدایت الکتریکی می‌شود که با افزایش دما، ولتاژ یا فرکانس مشخص‌تر می‌شود. حد منطقی برای این نشتی رسانایی کنترل نشده است که معادل خرابی عملکرد نیمه هادی است.
از بین این دو ماده شکاف باند گسترده، GaN عمدتاً برای طرح‌های پیاده‌سازی توان کم و متوسط، حدود 1 کیلو ولت و زیر 100 آمپر مناسب است. یکی از زمینه‌های رشد قابل توجه برای GaN، استفاده از آن در روشنایی LED، و همچنین رشد در سایر مصارف کم مصرف است. مانند ارتباطات خودرو و RF. در مقابل، فن‌آوری‌های پیرامون SiC بهتر از GaN توسعه یافته‌اند و برای کاربردهای توان بالاتر مانند اینورترهای کششی خودروهای الکتریکی، انتقال نیرو، تجهیزات بزرگ HVAC و سیستم‌های صنعتی مناسب‌تر هستند.
دستگاه های SiC نسبت به ماسفت های Si می توانند در ولتاژهای بالاتر، فرکانس های سوئیچینگ بالاتر و دمای بالاتر کار کنند. تحت این شرایط، SiC عملکرد، کارایی، چگالی توان و قابلیت اطمینان بالاتری دارد. این مزایا به طراحان کمک می‌کند تا اندازه، وزن و هزینه مبدل‌های قدرت را کاهش دهند تا آنها را رقابتی‌تر کنند، به‌ویژه در بخش‌های پرسود بازار مانند وسایل نقلیه هوایی، نظامی و الکتریکی.
ماسفت‌های SiC به دلیل توانایی آنها در دستیابی به بهره‌وری انرژی بیشتر در طراحی‌های مبتنی بر اجزای کوچک‌تر، نقش مهمی در توسعه نسل بعدی دستگاه‌های تبدیل برق دارند. این تغییر همچنین مهندسان را ملزم می‌کند تا برخی از تکنیک‌های طراحی و آزمایش را که به‌طور سنتی برای ایجاد الکترونیک قدرت مورد استفاده قرار می‌گرفتند، بازبینی کنند.
تقاضا برای آزمایش های دقیق در حال افزایش است
برای درک کامل پتانسیل دستگاه‌های SiC و GaN، اندازه‌گیری‌های دقیقی در طول عملیات سوئیچینگ برای بهینه‌سازی کارایی و قابلیت اطمینان مورد نیاز است. روش های آزمایش دستگاه های نیمه هادی SiC و GaN باید فرکانس های عملیاتی و ولتاژ بالاتر این دستگاه ها را در نظر بگیرند.
توسعه ابزارهای تست و اندازه‌گیری، مانند ژنراتورهای تابع دلخواه (AFG)، اسیلوسکوپ‌ها، ابزار واحد اندازه‌گیری منبع (SMU) و آنالایزرهای پارامتر، به مهندسان طراحی قدرت کمک می‌کند تا نتایج قدرتمندتری را سریع‌تر به دست آورند. این ارتقاء تجهیزات به آنها کمک می کند تا با چالش های روزانه کنار بیایند. جاناتان تاکر، رئیس بازاریابی منبع تغذیه در Teck/Gishili گفت: «به حداقل رساندن تلفات سوئیچینگ همچنان یک چالش بزرگ برای مهندسین تجهیزات قدرت است. این طرح ها باید به دقت اندازه گیری شوند تا از سازگاری اطمینان حاصل شود. یکی از تکنیک های کلیدی اندازه گیری، تست دو پالس (DPT) نام دارد که روش استاندارد برای اندازه گیری پارامترهای سوئیچینگ ماسفت ها یا دستگاه های قدرت IGBT است.
راه اندازی برای انجام تست دو پالس نیمه هادی SiC شامل موارد زیر است: ژنراتور تابع برای راه اندازی شبکه MOSFET. نرم افزار اسیلوسکوپ و آنالیز برای اندازه گیری VDS و ID. علاوه بر تست دو پالس، یعنی علاوه بر تست سطح مدار، تست سطح مواد، تست سطح قطعات و تست سطح سیستم وجود دارد. نوآوری‌ها در ابزارهای آزمایشی، مهندسان طراح را در تمام مراحل چرخه عمر قادر می‌سازند تا به سمت دستگاه‌های تبدیل قدرتی کار کنند که می‌توانند الزامات طراحی سخت‌گیرانه را به صورت مقرون‌به‌صرفه برآورده کنند.
آمادگی برای تأیید تجهیزات در پاسخ به تغییرات نظارتی و نیازهای فناوری جدید برای تجهیزات کاربر نهایی، از تولید برق گرفته تا خودروهای الکتریکی، به شرکت‌هایی که روی الکترونیک قدرت کار می‌کنند این امکان را می‌دهد تا بر نوآوری‌های ارزش افزوده تمرکز کنند و پایه‌ای برای رشد آینده بگذارند.
زمان ارسال: مارس-27-2023