ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડ (GaN) અને સિલિકોન કાર્બાઈડ (SiC) દ્વારા રજૂ કરાયેલા સેમિકન્ડક્ટર્સની ત્રીજી પેઢી તેમના ઉત્તમ ગુણધર્મોને કારણે ઝડપથી વિકસિત થઈ છે. જો કે, આ ઉપકરણોની ક્ષમતાને ટેપ કરવા અને તેમની કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતાને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે આ ઉપકરણોના પરિમાણો અને લાક્ષણિકતાઓને કેવી રીતે સચોટ રીતે માપવા તે માટે ઉચ્ચ-ચોકસાઇ માપવાના સાધનો અને વ્યાવસાયિક પદ્ધતિઓની જરૂર છે.
સિલિકોન કાર્બાઈડ (SiC) અને ગેલિયમ નાઈટ્રાઈડ (GaN) દ્વારા રજૂ કરવામાં આવતી વાઈડ બેન્ડ ગેપ (WBG) સામગ્રીની નવી પેઢી વધુ ને વધુ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાઈ રહી છે. ઇલેક્ટ્રિકલી, આ પદાર્થો સિલિકોન અને અન્ય લાક્ષણિક સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી કરતાં ઇન્સ્યુલેટરની નજીક છે. આ પદાર્થો સિલિકોનની મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે રચાયેલ છે કારણ કે તે સાંકડી બેન્ડ-ગેપ સામગ્રી છે અને તેથી વિદ્યુત વાહકતાના નબળા લિકેજનું કારણ બને છે, જે તાપમાન, વોલ્ટેજ અથવા આવર્તન વધવાથી વધુ સ્પષ્ટ બને છે. આ લિકેજની તાર્કિક મર્યાદા એ અનિયંત્રિત વાહકતા છે, જે સેમિકન્ડક્ટર ઓપરેટિંગ નિષ્ફળતાની સમકક્ષ છે.
આ બે વિશાળ બેન્ડ ગેપ સામગ્રીઓમાંથી, GaN મુખ્યત્વે નીચા અને મધ્યમ પાવર અમલીકરણ યોજનાઓ માટે યોગ્ય છે, લગભગ 1 kV અને 100 A થી નીચે. GaN માટે એક નોંધપાત્ર વૃદ્ધિ ક્ષેત્ર એ એલઇડી લાઇટિંગમાં તેનો ઉપયોગ છે, પરંતુ અન્ય ઓછા-પાવર ઉપયોગોમાં પણ તે વધી રહ્યો છે. જેમ કે ઓટોમોટિવ અને આરએફ સંચાર. તેનાથી વિપરિત, SiC ની આસપાસની ટેક્નોલોજીઓ GaN કરતાં વધુ સારી રીતે વિકસિત છે અને ઈલેક્ટ્રિક વ્હીકલ ટ્રેક્શન ઈન્વર્ટર, પાવર ટ્રાન્સમિશન, મોટા HVAC સાધનો અને ઔદ્યોગિક સિસ્ટમ્સ જેવા ઉચ્ચ પાવર એપ્લિકેશન માટે વધુ સારી રીતે અનુકૂળ છે.
SiC ઉપકરણો ઉચ્ચ વોલ્ટેજ, ઉચ્ચ સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સીઝ અને Si MOSFETs કરતાં ઊંચા તાપમાને કાર્ય કરવા સક્ષમ છે. આ શરતો હેઠળ, SiC ઉચ્ચ પ્રદર્શન, કાર્યક્ષમતા, પાવર ઘનતા અને વિશ્વસનીયતા ધરાવે છે. આ ફાયદાઓ ડિઝાઇનર્સને પાવર કન્વર્ટરના કદ, વજન અને કિંમત ઘટાડવામાં મદદ કરી રહ્યા છે જેથી તેઓ વધુ સ્પર્ધાત્મક બને, ખાસ કરીને ઉડ્ડયન, લશ્કરી અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો જેવા આકર્ષક બજાર સેગમેન્ટમાં.
SiC MOSFETs આગામી પેઢીના પાવર કન્વર્ઝન ઉપકરણોના વિકાસમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે કારણ કે નાના ઘટકો પર આધારિત ડિઝાઇનમાં વધુ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવાની તેમની ક્ષમતાને કારણે. આ શિફ્ટ માટે એન્જિનિયરોને પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બનાવવા માટે પરંપરાગત રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી કેટલીક ડિઝાઇન અને પરીક્ષણ તકનીકોની ફરી મુલાકાત લેવાની પણ જરૂર પડે છે.
સખત પરીક્ષણની માંગ વધી રહી છે
SiC અને GaN ઉપકરણોની સંભવિતતાને સંપૂર્ણ રીતે સમજવા માટે, કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે સ્વિચિંગ ઓપરેશન દરમિયાન ચોક્કસ માપન જરૂરી છે. SiC અને GaN સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટેની પરીક્ષણ પ્રક્રિયાઓએ આ ઉપકરણોની ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીઝ અને વોલ્ટેજને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે.
પરીક્ષણ અને માપન સાધનોનો વિકાસ, જેમ કે આર્બિટરી ફંક્શન જનરેટર (AFGs), ઓસિલોસ્કોપ્સ, સ્ત્રોત માપન એકમ (SMU) સાધનો અને પેરામીટર વિશ્લેષકો, પાવર ડિઝાઇન એન્જિનિયરોને વધુ ઝડપથી વધુ શક્તિશાળી પરિણામો પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે. સાધનસામગ્રીનું આ અપગ્રેડેશન તેમને દૈનિક પડકારોનો સામનો કરવામાં મદદ કરી રહ્યું છે. ટેક/ગિશિલી ખાતે પાવર સપ્લાય માર્કેટિંગના વડા જોનાથન ટકરે જણાવ્યું હતું કે, "પાવર ઇક્વિપમેન્ટ એન્જિનિયરો માટે સ્વિચિંગ નુકસાનને ઓછું કરવું એ એક મોટો પડકાર છે." સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે આ ડિઝાઇનને સખત રીતે માપવામાં આવશ્યક છે. મુખ્ય માપન તકનીકોમાંની એકને ડબલ પલ્સ ટેસ્ટ (ડીપીટી) કહેવામાં આવે છે, જે MOSFETs અથવા IGBT પાવર ઉપકરણોના સ્વિચિંગ પરિમાણોને માપવા માટેની પ્રમાણભૂત પદ્ધતિ છે.
SiC સેમિકન્ડક્ટર ડબલ પલ્સ ટેસ્ટ કરવા માટેના સેટઅપમાં શામેલ છે: MOSFET ગ્રીડને ચલાવવા માટે ફંક્શન જનરેટર; VDS અને ID ને માપવા માટે ઓસિલોસ્કોપ અને વિશ્લેષણ સોફ્ટવેર. ડબલ-પલ્સ ટેસ્ટિંગ ઉપરાંત, એટલે કે, સર્કિટ લેવલ ટેસ્ટિંગ ઉપરાંત, મટિરિયલ લેવલ ટેસ્ટિંગ, કમ્પોનન્ટ લેવલ ટેસ્ટિંગ અને સિસ્ટમ લેવલ ટેસ્ટિંગ છે. ટેસ્ટ ટૂલ્સમાં નવીનતાઓએ જીવનચક્રના તમામ તબક્કે ડિઝાઇન એન્જિનિયરોને પાવર કન્વર્ઝન ડિવાઇસ તરફ કામ કરવા સક્ષમ બનાવ્યા છે જે સખ્ત ડિઝાઇન જરૂરિયાતોને ખર્ચ-અસરકારક રીતે પૂરી કરી શકે છે.
પાવર જનરેશનથી લઈને ઈલેક્ટ્રિક વાહનો સુધીના અંતિમ-વપરાશકર્તા સાધનો માટે નિયમનકારી ફેરફારો અને નવી તકનીકી જરૂરિયાતોના પ્રતિભાવમાં સાધનોને પ્રમાણિત કરવા માટે તૈયાર થવાથી, પાવર ઈલેક્ટ્રોનિક્સ પર કામ કરતી કંપનીઓને મૂલ્યવર્ધિત નવીનતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની અને ભાવિ વૃદ્ધિ માટે પાયો નાખવાની મંજૂરી આપે છે.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-27-2023