Þriðja kynslóð hálfleiðara, táknuð með gallíumnítríði (GaN) og kísilkarbíði (SiC), hafa verið þróaðar hratt vegna framúrskarandi eiginleika þeirra. Hins vegar, hvernig á að mæla færibreytur og eiginleika þessara tækja nákvæmlega til að nýta möguleika þeirra og hámarka skilvirkni þeirra og áreiðanleika, krefst mikillar nákvæmni mælibúnaðar og faglegra aðferða.
Ný kynslóð breiðbandsbils (WBG) efna sem táknuð eru með kísilkarbíði (SiC) og gallíumnítríði (GaN) eru að verða meira og meira notuð. Rafmagnslega eru þessi efni nær einangrunarefnum en sílikon og önnur dæmigerð hálfleiðaraefni. Þessi efni eru hönnuð til að sigrast á takmörkunum kísils vegna þess að það er þröngt band-gap efni og veldur því lélegum leka á rafleiðni, sem verður meira áberandi eftir því sem hitastig, spenna eða tíðni hækkar. Rökrétt takmörk fyrir þessum leka eru óstýrð leiðni, sem jafngildir rekstrarbilun í hálfleiðara.
Af þessum tveimur efnum með breiðu bandbili hentar GaN aðallega fyrir útfærslukerfi með litlum og meðalafli, um 1 kV og undir 100 A. Eitt verulegt vaxtarsvæði fyrir GaN er notkun þess í LED-lýsingu, en einnig vaxandi í annarri notkun með litlum afli. svo sem bíla- og RF fjarskipti. Aftur á móti er tæknin í kringum SiC betur þróuð en GaN og hentar betur til notkunar með meiri krafti eins og rafknúnum ökutækjum, aflflutningi, stórum loftræstibúnaði og iðnaðarkerfum.
SiC tæki eru fær um að starfa við hærri spennu, hærri skiptitíðni og hærra hitastig en Si MOSFET. Við þessar aðstæður hefur SiC meiri afköst, skilvirkni, aflþéttleika og áreiðanleika. Þessir kostir hjálpa hönnuðum að draga úr stærð, þyngd og kostnaði við aflbreytir til að gera þá samkeppnishæfari, sérstaklega í ábatasamum markaðshlutum eins og flug-, her- og rafbílum.
SiC MOSFETs gegna mikilvægu hlutverki í þróun næstu kynslóðar orkubreytingartækja vegna getu þeirra til að ná meiri orkunýtni í hönnun sem byggir á smærri íhlutum. Breytingin krefst þess einnig að verkfræðingar endurskoði sumar hönnunar- og prófunartækni sem venjulega er notuð til að búa til rafeindatækni.
Krafan um strangar prófanir fer vaxandi
Til að gera sér fulla grein fyrir möguleikum SiC og GaN tækja þarf nákvæmar mælingar meðan á skiptingu stendur til að hámarka skilvirkni og áreiðanleika. Prófunaraðferðir fyrir SiC og GaN hálfleiðaratæki verða að taka tillit til hærri rekstrartíðni og spennu þessara tækja.
Þróun prófunar- og mælitækja, eins og handahófskenndra virkni rafalla (AFG), sveiflusjár, uppspretta mælieininga (SMU) tækja, og breytugreiningartæki, hjálpar aflhönnunarverkfræðingum að ná öflugri niðurstöðum hraðar. Þessi uppfærsla á búnaði hjálpar þeim að takast á við daglegar áskoranir. „Að lágmarka skiptatap er enn mikil áskorun fyrir verkfræðinga aflbúnaðar,“ sagði Jonathan Tucker, yfirmaður markaðssetningar orkugjafa hjá Teck/Gishili. Þessar hönnun verður að vera nákvæmlega mæld til að tryggja samræmi. Ein af lykilmælingaraðferðum er kölluð tvöfalt púlspróf (DPT), sem er staðlað aðferð til að mæla skiptibreytur MOSFET eða IGBT afltækja.
Uppsetning til að framkvæma tvöfalt púlspróf fyrir SiC hálfleiðara inniheldur: virknirafall til að keyra MOSFET rist; Sveiflusjá og greiningarhugbúnaður til að mæla VDS og auðkenni. Til viðbótar við tvípúlsprófun, það er, til viðbótar við prófun á hringrásarstigi, eru prófun á efnisstigi, prófun á íhlutastigi og prófun á kerfisstigi. Nýjungar í prófunarverkfærum hafa gert hönnunarverkfræðingum á öllum stigum líftímans kleift að vinna að aflbreytingartækjum sem geta mætt ströngum hönnunarkröfum á hagkvæman hátt.
Að vera reiðubúinn til að votta búnað til að bregðast við reglugerðarbreytingum og nýjum tæknilegum þörfum fyrir notendabúnað, allt frá raforkuframleiðslu til rafbíla, gerir fyrirtækjum sem vinna að rafeindatækni kleift að einbeita sér að virðisaukandi nýsköpun og leggja grunninn að framtíðarvexti.
Pósttími: 27. mars 2023