Semikonduktor generasi ketiga, yang diwakili oleh galium nitrida (GaN) dan silikon karbida (SiC), telah berkembang pesat karena sifatnya yang sangat baik. Namun, cara mengukur parameter dan karakteristik perangkat ini secara akurat untuk memanfaatkan potensinya serta mengoptimalkan efisiensi dan keandalannya memerlukan peralatan pengukuran presisi tinggi dan metode profesional.
Bahan wide band gap (WBG) generasi baru yang diwakili oleh silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN) menjadi semakin banyak digunakan. Secara elektrik, zat ini lebih dekat dengan isolator dibandingkan silikon dan bahan semikonduktor tipikal lainnya. Zat-zat ini dirancang untuk mengatasi keterbatasan silikon karena merupakan bahan dengan celah pita yang sempit dan oleh karena itu menyebabkan kebocoran konduktivitas listrik yang buruk, yang menjadi lebih jelas seiring dengan meningkatnya suhu, tegangan atau frekuensi. Batas logis dari kebocoran ini adalah konduktivitas yang tidak terkendali, setara dengan kegagalan pengoperasian semikonduktor.
Dari dua material dengan celah pita lebar ini, GaN paling sesuai untuk skema implementasi daya rendah dan menengah, sekitar 1 kV dan di bawah 100 A. Salah satu area pertumbuhan signifikan untuk GaN adalah penggunaannya dalam pencahayaan LED, namun juga berkembang dalam penggunaan daya rendah lainnya. seperti komunikasi otomotif dan RF. Sebaliknya, teknologi seputar SiC lebih berkembang dibandingkan GaN dan lebih cocok untuk aplikasi daya tinggi seperti inverter traksi kendaraan listrik, transmisi daya, peralatan HVAC besar, dan sistem industri.
Perangkat SiC mampu beroperasi pada tegangan lebih tinggi, frekuensi switching lebih tinggi, dan suhu lebih tinggi daripada Si MOSFET. Dalam kondisi ini, SiC memiliki kinerja, efisiensi, kepadatan daya, dan keandalan yang lebih tinggi. Keunggulan ini membantu para perancang mengurangi ukuran, berat, dan biaya konverter daya agar lebih kompetitif, terutama di segmen pasar yang menguntungkan seperti penerbangan, militer, dan kendaraan listrik.
SiC MOSFET memainkan peran penting dalam pengembangan perangkat konversi daya generasi berikutnya karena kemampuannya mencapai efisiensi energi yang lebih besar dalam desain berdasarkan komponen yang lebih kecil. Pergeseran ini juga mengharuskan para insinyur untuk meninjau kembali beberapa teknik desain dan pengujian yang secara tradisional digunakan untuk membuat elektronika daya.
Permintaan untuk pengujian yang ketat semakin meningkat
Untuk sepenuhnya mewujudkan potensi perangkat SiC dan GaN, diperlukan pengukuran yang tepat selama operasi peralihan untuk mengoptimalkan efisiensi dan keandalan. Prosedur pengujian untuk perangkat semikonduktor SiC dan GaN harus memperhitungkan frekuensi pengoperasian dan tegangan yang lebih tinggi dari perangkat tersebut.
Pengembangan alat pengujian dan pengukuran, seperti generator fungsi arbitrer (AFG), osiloskop, instrumen unit pengukuran sumber (SMU), dan penganalisis parameter, membantu insinyur desain daya mencapai hasil yang lebih kuat dengan lebih cepat. Peningkatan peralatan ini membantu mereka mengatasi tantangan sehari-hari. “Meminimalkan kerugian peralihan masih menjadi tantangan besar bagi para insinyur peralatan listrik,” kata Jonathan Tucker, kepala Pemasaran Catu Daya di Teck/Gishili. Desain ini harus diukur secara ketat untuk memastikan konsistensi. Salah satu teknik pengukuran utama disebut uji pulsa ganda (DPT), yang merupakan metode standar untuk mengukur parameter peralihan perangkat daya MOSFET atau IGBT.
Pengaturan untuk melakukan uji pulsa ganda semikonduktor SiC meliputi: generator fungsi untuk menggerakkan jaringan MOSFET; Osiloskop dan perangkat lunak analisis untuk mengukur VDS dan ID. Selain pengujian pulsa ganda, yaitu selain pengujian level rangkaian, terdapat pengujian level material, pengujian level komponen, dan pengujian level sistem. Inovasi dalam alat pengujian telah memungkinkan insinyur desain di semua tahap siklus hidup untuk bekerja menuju perangkat konversi daya yang dapat memenuhi persyaratan desain yang ketat dengan biaya yang efektif.
Kesiapan untuk mensertifikasi peralatan sebagai respons terhadap perubahan peraturan dan kebutuhan teknologi baru untuk peralatan pengguna akhir, mulai dari pembangkit listrik hingga kendaraan listrik, memungkinkan perusahaan yang bergerak di bidang elektronika daya untuk fokus pada inovasi bernilai tambah dan meletakkan landasan bagi pertumbuhan di masa depan.
Waktu posting: 27 Maret 2023