A félvezetők harmadik generációja, amelyet gallium-nitrid (GaN) és szilícium-karbid (SiC) képvisel, kiváló tulajdonságaiknak köszönhetően gyorsan fejlődött. Az azonban, hogy ezen eszközök paramétereinek és jellemzőinek pontos mérése a bennük rejlő lehetőségek kiaknázása, valamint hatékonyságuk és megbízhatóságuk optimalizálása érdekében nagy pontosságú mérőberendezéseket és professzionális módszereket igényel.
A szélessávú (WBG) anyagok új generációját, amelyet a szilícium-karbid (SiC) és a gallium-nitrid (GaN) képviselnek, egyre szélesebb körben alkalmazzák. Elektromosan ezek az anyagok közelebb állnak a szigetelőkhöz, mint a szilícium és más tipikus félvezető anyagok. Ezeket az anyagokat úgy tervezték, hogy leküzdjék a szilícium korlátait, mivel a szilícium keskeny sávú anyag, ezért gyenge elektromos vezetőképesség-szivárgást okoz, ami a hőmérséklet, a feszültség vagy a frekvencia növekedésével egyre hangsúlyosabbá válik. Ennek a szivárgásnak a logikai határa az ellenőrizetlen vezetőképesség, amely egyenértékű a félvezető működési hibájával.
A két nagy sávszélességű anyag közül a GaN főként kis és közepes teljesítményű megvalósítási sémákhoz alkalmas, 1 kV körüli és 100 A alatti. A GaN egyik jelentős növekedési területe a LED-es világításban való felhasználása, de más, kis fogyasztású felhasználási területeken is. mint például az autóipari és rádiófrekvenciás kommunikáció. Ezzel szemben a SiC körüli technológiák fejlettebbek, mint a GaN, és jobban megfelelnek a nagyobb teljesítményű alkalmazásokhoz, mint például az elektromos járművek vontatási inverterei, az erőátvitel, a nagy HVAC berendezések és az ipari rendszerek.
A SiC eszközök magasabb feszültségen, magasabb kapcsolási frekvencián és magasabb hőmérsékleten képesek működni, mint a Si MOSFET-ek. Ilyen körülmények között a SiC nagyobb teljesítményt, hatékonyságot, teljesítménysűrűséget és megbízhatóságot mutat. Ezek az előnyök segítenek a tervezőknek csökkenteni az áramátalakítók méretét, súlyát és költségét, hogy versenyképesebbé tegyék őket, különösen az olyan jövedelmező piaci szegmensekben, mint a légi közlekedés, a katonai és az elektromos járművek.
A SiC MOSFET-ek kulcsfontosságú szerepet játszanak a következő generációs áramátalakító eszközök fejlesztésében, mivel képesek nagyobb energiahatékonyságot elérni a kisebb alkatrészekre épülő kialakítások során. A váltás azt is megköveteli, hogy a mérnökök felülvizsgálják a teljesítményelektronika létrehozására hagyományosan használt tervezési és tesztelési technikákat.
A szigorú tesztelés iránti igény nő
A SiC és GaN eszközökben rejlő lehetőségek teljes kihasználásához pontos mérésekre van szükség a kapcsolási művelet során a hatékonyság és a megbízhatóság optimalizálása érdekében. A SiC és GaN félvezető eszközök vizsgálati eljárásainak figyelembe kell venniük ezen eszközök magasabb működési frekvenciáját és feszültségét.
Teszt- és mérőeszközök, például tetszőleges függvénygenerátorok (AFG-k), oszcilloszkópok, forrásmérő egység (SMU) műszerek és paraméterelemzők fejlesztése segít az energiatervező mérnököknek gyorsabban hatékonyabb eredmények elérésében. A felszerelések korszerűsítése segít nekik megbirkózni a napi kihívásokkal. „A kapcsolási veszteségek minimalizálása továbbra is komoly kihívást jelent az erőgépek mérnökei számára” – mondta Jonathan Tucker, a Teck/Gishili tápegység-marketing vezetője. Ezeket a terveket szigorúan mérni kell a következetesség biztosítása érdekében. Az egyik kulcsfontosságú mérési technikát a kettős impulzus tesztnek (DPT) nevezik, amely a MOSFET-ek vagy IGBT tápegységek kapcsolási paramétereinek mérésére szolgáló szabványos módszer.
A SiC félvezető kettős impulzus teszt elvégzéséhez szükséges beállítás a következőket tartalmazza: funkciógenerátor a MOSFET rács meghajtásához; Oszcilloszkóp és elemző szoftver VDS és ID mérésére. A kettős impulzusos tesztelés, azaz az áramköri szintű tesztelés mellett van anyagszintű tesztelés, alkatrész szintű tesztelés és rendszerszintű tesztelés. A teszteszközökkel kapcsolatos innovációk lehetővé tették a tervezőmérnökök számára az életciklus minden szakaszában, hogy olyan teljesítményátalakító eszközöket dolgozzanak ki, amelyek költséghatékonyan képesek megfelelni a szigorú tervezési követelményeknek.
A szabályozási változások és a végfelhasználói berendezésekkel kapcsolatos új technológiai igények – az energiatermeléstől az elektromos járművekig – megfelelő berendezések tanúsítására való felkészülés lehetővé teszi a teljesítményelektronikával foglalkozó vállalatok számára, hogy a hozzáadott értékű innovációra összpontosítsanak, és megalapozzák a jövőbeli növekedést.
Feladás időpontja: 2023. március 27