Treća generacija poluvodiča, koju predstavljaju galijev nitrid (GaN) i silicijev karbid (SiC), brzo se razvijaju zbog svojih izvrsnih svojstava. Međutim, kako točno izmjeriti parametre i karakteristike ovih uređaja kako bi se iskoristio njihov potencijal i optimizirala njihova učinkovitost i pouzdanost, potrebna je visokoprecizna mjerna oprema i profesionalne metode.
Nova generacija materijala sa širokim zabranjenim pojasom (WBG) koje predstavljaju silicijev karbid (SiC) i galijev nitrid (GaN) sve se više koriste. Električno, te su tvari bliže izolatorima od silicija i drugih tipičnih poluvodičkih materijala. Ove su tvari dizajnirane kako bi prevladale ograničenja silicija jer je on materijal s uskim razmakom i stoga uzrokuje slabo curenje električne vodljivosti, što postaje izraženije s porastom temperature, napona ili frekvencije. Logično ograničenje ovog curenja je nekontrolirana vodljivost, što je jednako kvaru rada poluvodiča.
Od ova dva materijala sa širokim zabranjenim pojasom, GaN je uglavnom prikladan za implementacijske sheme male i srednje snage, oko 1 kV i ispod 100 A. Jedno značajno područje rasta za GaN je njegova upotreba u LED rasvjeti, ali također raste i u drugim upotrebama male snage kao što su automobilske i RF komunikacije. Nasuprot tome, tehnologije koje okružuju SiC bolje su razvijene od GaN i bolje su prilagođene aplikacijama veće snage kao što su vučni pretvarači električnih vozila, prijenos energije, velika HVAC oprema i industrijski sustavi.
SiC uređaji mogu raditi na višim naponima, višim frekvencijama prebacivanja i višim temperaturama od Si MOSFET-a. Pod tim uvjetima, SiC ima veće performanse, učinkovitost, gustoću snage i pouzdanost. Ove prednosti pomažu dizajnerima smanjiti veličinu, težinu i cijenu pretvarača energije kako bi bili konkurentniji, posebno u unosnim tržišnim segmentima kao što su zrakoplovstvo, vojna i električna vozila.
SiC MOSFET-ovi igraju ključnu ulogu u razvoju uređaja za pretvorbu električne energije sljedeće generacije zbog svoje sposobnosti postizanja veće energetske učinkovitosti u dizajnu temeljenom na manjim komponentama. Promjena također zahtijeva od inženjera da preispitaju neke od tehnika dizajna i testiranja koje se tradicionalno koriste za izradu energetske elektronike.
Potražnja za rigoroznim testiranjem raste
Kako bi se u potpunosti ostvario potencijal SiC i GaN uređaja, potrebna su precizna mjerenja tijekom prebacivanja kako bi se optimizirala učinkovitost i pouzdanost. Postupci ispitivanja za SiC i GaN poluvodičke uređaje moraju uzeti u obzir više radne frekvencije i napone ovih uređaja.
Razvoj testnih i mjernih alata, kao što su generatori proizvoljne funkcije (AFG), osciloskopi, instrumenti izvornih mjernih jedinica (SMU) i analizatori parametara, pomaže inženjerima za projektiranje energije da brže postignu snažnije rezultate. Ova nadogradnja opreme pomaže im u suočavanju sa svakodnevnim izazovima. "Minimiziranje prekidačkih gubitaka ostaje veliki izazov za inženjere energetske opreme", rekao je Jonathan Tucker, voditelj marketinga napajanja u Teck/Gishiliju. Ovi dizajni moraju biti rigorozno izmjereni kako bi se osigurala dosljednost. Jedna od ključnih tehnika mjerenja zove se dvostruki pulsni test (DPT), što je standardna metoda za mjerenje sklopnih parametara MOSFET-a ili IGBT energetskih uređaja.
Postavljanje za izvođenje dvostrukog pulsnog ispitivanja SiC poluvodiča uključuje: funkcijski generator za pogon MOSFET mreže; Osciloskop i softver za analizu za mjerenje VDS i ID. Uz testiranje s dvostrukim impulsom, odnosno uz ispitivanje razine sklopa, postoji ispitivanje razine materijala, ispitivanje razine komponenti i ispitivanje razine sustava. Inovacije u alatima za testiranje omogućile su inženjerima dizajna u svim fazama životnog ciklusa da rade na uređajima za pretvorbu energije koji mogu isplativo ispuniti stroge zahtjeve dizajna.
Spremnost za certificiranje opreme kao odgovor na regulatorne promjene i nove tehnološke potrebe za opremom krajnjih korisnika, od proizvodnje električne energije do električnih vozila, omogućuje tvrtkama koje rade na energetskoj elektronici da se usredotoče na inovacije s dodanom vrijednošću i postave temelje za budući rast.
Vrijeme objave: 27. ožujka 2023