Կիսահաղորդիչների երրորդ սերունդը, որը ներկայացված է գալիումի նիտրիդով (GaN) և սիլիցիումի կարբիդով (SiC), արագորեն զարգացել են իրենց գերազանց հատկությունների շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, ինչպես ճշգրիտ չափել այս սարքերի պարամետրերն ու բնութագրերը՝ դրանց ներուժն օգտագործելու և դրանց արդյունավետությունն ու հուսալիությունը օպտիմալացնելու համար պահանջում են բարձր ճշգրտության չափման սարքավորումներ և պրոֆեսիոնալ մեթոդներ:
Նոր սերնդի լայն շերտի բացվածքի (WBG) նյութերը, որոնք ներկայացված են սիլիցիումի կարբիդով (SiC) և գալիումի նիտրիդով (GaN) ավելի ու ավելի լայնորեն օգտագործվում են: Էլեկտրական առումով այս նյութերը ավելի մոտ են մեկուսիչներին, քան սիլիցիումը և այլ բնորոշ կիսահաղորդչային նյութերը: Այս նյութերը նախատեսված են սիլիցիումի սահմանափակումները հաղթահարելու համար, քանի որ այն նեղ շերտով նյութ է և, հետևաբար, առաջացնում է էլեկտրական հաղորդունակության վատ արտահոսք, որն ավելի ցայտուն է դառնում ջերմաստիճանի, լարման կամ հաճախականության բարձրացման հետ մեկտեղ: Այս արտահոսքի տրամաբանական սահմանը անվերահսկելի հաղորդունակությունն է, որը համարժեք է կիսահաղորդչի աշխատանքի խափանումին:
Այս երկու լայն շերտի բացվածքի նյութերից GaN-ը հիմնականում հարմար է ցածր և միջին էներգիայի իրականացման սխեմաների համար՝ մոտ 1 կՎ և 100 Ա-ից ցածր: ինչպիսիք են ավտոմոբիլային և ՌԴ հաղորդակցությունները: Ի հակադրություն, SiC-ին շրջապատող տեխնոլոգիաները ավելի լավ են զարգացած, քան GaN-ը և ավելի հարմար են ավելի բարձր էներգիայի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են էլեկտրական մեքենաների ձգողական ինվերտորները, էներգիայի փոխանցումը, մեծ HVAC սարքավորումները և արդյունաբերական համակարգերը:
SiC սարքերը կարող են աշխատել ավելի բարձր լարման, ավելի բարձր անջատման հաճախականության և ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, քան Si MOSFET-ները: Այս պայմաններում SiC-ն ունի ավելի բարձր կատարողականություն, արդյունավետություն, հզորության խտություն և հուսալիություն: Այս առավելություններն օգնում են դիզայներներին նվազեցնել էներգիայի փոխարկիչների չափը, քաշը և արժեքը՝ դրանք ավելի մրցունակ դարձնելու համար, հատկապես շուկայի եկամտաբեր հատվածներում, ինչպիսիք են ավիացիոն, ռազմական և էլեկտրական մեքենաները:
SiC MOSFET-ները վճռորոշ դեր են խաղում էներգիայի փոխակերպման հաջորդ սերնդի սարքերի մշակման գործում՝ ավելի մեծ էներգաարդյունավետության հասնելու ունակության պատճառով, որոնք հիմնված են փոքր բաղադրիչների վրա: Հերթափոխը նաև պահանջում է, որ ինժեներները վերանայեն նախագծման և փորձարկման որոշ մեթոդներ, որոնք ավանդաբար օգտագործվում են ուժային էլեկտրոնիկա ստեղծելու համար:
Խիստ փորձարկումների պահանջարկն աճում է
SiC և GaN սարքերի ներուժն ամբողջությամբ իրացնելու համար անհրաժեշտ են ճշգրիտ չափումներ՝ անջատման աշխատանքի ընթացքում՝ արդյունավետությունն ու հուսալիությունը օպտիմալացնելու համար: SiC և GaN կիսահաղորդչային սարքերի փորձարկման ընթացակարգերը պետք է հաշվի առնեն այդ սարքերի ավելի բարձր աշխատանքային հաճախականությունները և լարումները:
Փորձարկման և չափման գործիքների մշակումը, ինչպիսիք են կամայական ֆունկցիայի գեներատորները (AFGs), օսցիլոսկոպները, աղբյուրների չափման միավորի (SMU) գործիքները և պարամետրերի անալիզատորները, օգնում են էներգիայի նախագծող ինժեներին ավելի արագ հասնել ավելի հզոր արդյունքների: Սարքավորումների այս արդիականացումը օգնում է նրանց հաղթահարել ամենօրյա մարտահրավերները: «Փոխանցման կորուստները նվազագույնի հասցնելը մնում է հիմնական մարտահրավեր էներգատեխնիկայի ինժեներների համար», - ասում է Ջոնաթան Թաքերը՝ Teck/Gishili-ի Power Supply Marketing բաժնի ղեկավարը: Այս նմուշները պետք է խստորեն չափվեն՝ հետևողականություն ապահովելու համար: Չափման հիմնական մեթոդներից մեկը կոչվում է կրկնակի զարկերակային թեստ (DPT), որը ստանդարտ մեթոդ է MOSFET-ների կամ IGBT էներգիայի սարքերի անջատման պարամետրերի չափման համար:
SiC կիսահաղորդչային կրկնակի իմպուլսային փորձարկումն իրականացնելու համար կարգավորումը ներառում է. ֆունկցիայի գեներատոր՝ MOSFET ցանցը վարելու համար; Օսցիլոսկոպ և վերլուծության ծրագրակազմ VDS և ID-ն չափելու համար: Բացի կրկնակի զարկերակային փորձարկումից, այսինքն, շղթայի մակարդակի փորձարկումից բացի, կան նյութի մակարդակի փորձարկում, բաղադրիչի մակարդակի փորձարկում և համակարգի մակարդակի փորձարկում: Փորձարկման գործիքների նորարարությունները հնարավորություն են տվել նախագծող ինժեներներին կյանքի ցիկլի բոլոր փուլերում աշխատել էներգիայի փոխակերպման սարքերի վրա, որոնք կարող են ծախսարդյունավետորեն բավարարել դիզայնի խիստ պահանջները:
Պատրաստ լինելը հավաստագրել սարքավորումները` ի պատասխան վերջնական օգտագործողի սարքավորումների կանոնակարգման փոփոխություններին և նոր տեխնոլոգիական կարիքներին, էլեկտրաէներգիայի արտադրությունից մինչև էլեկտրական մեքենաներ, թույլ է տալիս ընկերություններին, որոնք աշխատում են էներգիայի էլեկտրոնիկայի վրա, կենտրոնանալ ավելացված արժեքի նորարարությունների վրա և հիմք դնել ապագա աճի համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ Մար-27-2023