गैलियम नाइट्राइड (GaN) और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) द्वारा प्रस्तुत अर्धचालकों की तीसरी पीढ़ी को उनके उत्कृष्ट गुणों के कारण तेजी से विकसित किया गया है। हालाँकि, इन उपकरणों की क्षमता का दोहन करने और उनकी दक्षता और विश्वसनीयता को अनुकूलित करने के लिए इन उपकरणों के मापदंडों और विशेषताओं को सटीक रूप से कैसे मापें, इसके लिए उच्च-परिशुद्धता मापने वाले उपकरण और पेशेवर तरीकों की आवश्यकता होती है।
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) और गैलियम नाइट्राइड (GaN) द्वारा प्रस्तुत वाइड बैंड गैप (WBG) सामग्रियों की नई पीढ़ी का अधिक से अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। विद्युत रूप से, ये पदार्थ सिलिकॉन और अन्य विशिष्ट अर्धचालक सामग्रियों की तुलना में इंसुलेटर के अधिक करीब हैं। इन पदार्थों को सिलिकॉन की सीमाओं को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है क्योंकि यह एक संकीर्ण बैंड-गैप सामग्री है और इसलिए विद्युत चालकता के खराब रिसाव का कारण बनता है, जो तापमान, वोल्टेज या आवृत्ति बढ़ने के साथ और अधिक स्पष्ट हो जाता है। इस रिसाव की तार्किक सीमा अनियंत्रित चालकता है, जो अर्धचालक संचालन विफलता के बराबर है।
इन दो वाइड बैंड गैप सामग्रियों में से, GaN मुख्य रूप से कम और मध्यम बिजली कार्यान्वयन योजनाओं के लिए उपयुक्त है, लगभग 1 kV और 100 A से नीचे। GaN के लिए एक महत्वपूर्ण विकास क्षेत्र एलईडी प्रकाश व्यवस्था में इसका उपयोग है, लेकिन अन्य कम-शक्ति उपयोगों में भी बढ़ रहा है। जैसे ऑटोमोटिव और आरएफ संचार। इसके विपरीत, SiC के आसपास की प्रौद्योगिकियां GaN की तुलना में बेहतर विकसित हैं और इलेक्ट्रिक वाहन ट्रैक्शन इनवर्टर, पावर ट्रांसमिशन, बड़े एचवीएसी उपकरण और औद्योगिक प्रणालियों जैसे उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए बेहतर अनुकूल हैं।
SiC उपकरण Si MOSFETs की तुलना में उच्च वोल्टेज, उच्च स्विचिंग आवृत्तियों और उच्च तापमान पर काम करने में सक्षम हैं। इन परिस्थितियों में, SiC का प्रदर्शन, दक्षता, शक्ति घनत्व और विश्वसनीयता अधिक है। ये फायदे डिजाइनरों को पावर कन्वर्टर्स के आकार, वजन और लागत को कम करने में मदद कर रहे हैं ताकि उन्हें अधिक प्रतिस्पर्धी बनाया जा सके, खासकर विमानन, सैन्य और इलेक्ट्रिक वाहनों जैसे आकर्षक बाजार क्षेत्रों में।
SiC MOSFETs अगली पीढ़ी के बिजली रूपांतरण उपकरणों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं क्योंकि छोटे घटकों के आधार पर डिजाइन में अधिक ऊर्जा दक्षता प्राप्त करने की उनकी क्षमता होती है। इस बदलाव के लिए इंजीनियरों को पारंपरिक रूप से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली कुछ डिज़ाइन और परीक्षण तकनीकों पर फिर से विचार करने की भी आवश्यकता है।
कठोर परीक्षण की मांग बढ़ रही है
SiC और GaN उपकरणों की क्षमता का पूरी तरह से एहसास करने के लिए, दक्षता और विश्वसनीयता को अनुकूलित करने के लिए स्विचिंग ऑपरेशन के दौरान सटीक माप की आवश्यकता होती है। SiC और GaN सेमीकंडक्टर उपकरणों के लिए परीक्षण प्रक्रियाओं को इन उपकरणों की उच्च परिचालन आवृत्तियों और वोल्टेज को ध्यान में रखना चाहिए।
परीक्षण और माप उपकरणों का विकास, जैसे कि मनमाना फ़ंक्शन जेनरेटर (एएफजी), ऑसिलोस्कोप, स्रोत माप इकाई (एसएमयू) उपकरण, और पैरामीटर विश्लेषक, पावर डिज़ाइन इंजीनियरों को अधिक शक्तिशाली परिणाम अधिक तेज़ी से प्राप्त करने में मदद कर रहा है। उपकरणों के इस उन्नयन से उन्हें दैनिक चुनौतियों से निपटने में मदद मिल रही है। टेक/गिशिली में पावर सप्लाई मार्केटिंग के प्रमुख जोनाथन टकर ने कहा, "बिजली उपकरण इंजीनियरों के लिए स्विचिंग घाटे को कम करना एक बड़ी चुनौती बनी हुई है।" एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए इन डिज़ाइनों को कठोरता से मापा जाना चाहिए। प्रमुख माप तकनीकों में से एक को डबल पल्स टेस्ट (DPT) कहा जाता है, जो MOSFETs या IGBT पावर उपकरणों के स्विचिंग मापदंडों को मापने के लिए मानक विधि है।
SiC सेमीकंडक्टर डबल पल्स परीक्षण करने के लिए सेटअप में शामिल हैं: MOSFET ग्रिड को चलाने के लिए फ़ंक्शन जनरेटर; वीडीएस और आईडी को मापने के लिए ऑसिलोस्कोप और विश्लेषण सॉफ्टवेयर। डबल-पल्स परीक्षण के अलावा, यानी सर्किट स्तर परीक्षण के अलावा, सामग्री स्तर परीक्षण, घटक स्तर परीक्षण और सिस्टम स्तर परीक्षण भी होते हैं। परीक्षण उपकरणों में नवाचारों ने डिज़ाइन इंजीनियरों को जीवनचक्र के सभी चरणों में बिजली रूपांतरण उपकरणों की दिशा में काम करने में सक्षम बनाया है जो लागत प्रभावी ढंग से कठोर डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।
बिजली उत्पादन से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों तक, अंतिम-उपयोगकर्ता उपकरणों के लिए विनियामक परिवर्तनों और नई तकनीकी आवश्यकताओं के जवाब में उपकरणों को प्रमाणित करने के लिए तैयार होने से, बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स पर काम करने वाली कंपनियों को मूल्यवर्धित नवाचार पर ध्यान केंद्रित करने और भविष्य के विकास की नींव रखने की अनुमति मिलती है।
पोस्ट समय: मार्च-27-2023