როგორ ზუსტად გავზომოთ SiC და GaN მოწყობილობები პოტენციალის გამოსაყენებლად, ეფექტურობისა და საიმედოობის ოპტიმიზაციისთვის

მესამე თაობის ნახევარგამტარები, წარმოდგენილი გალიუმის ნიტრიდით (GaN) და სილიციუმის კარბიდით (SiC), სწრაფად განვითარდა მათი შესანიშნავი თვისებების გამო. თუმცა, როგორ ზუსტად გავზომოთ ამ მოწყობილობების პარამეტრები და მახასიათებლები მათი პოტენციალის გამოსაყენებლად და მათი ეფექტურობისა და საიმედოობის ოპტიმიზაციის მიზნით, მოითხოვს მაღალი სიზუსტის საზომ აღჭურვილობას და პროფესიონალურ მეთოდებს.

ფართო ზოლის (WBG) მასალების ახალი თაობა, წარმოდგენილი სილიციუმის კარბიდით (SiC) და გალიუმის ნიტრიდით (GaN) სულ უფრო და უფრო ფართოდ გამოიყენება. ელექტრული თვალსაზრისით, ეს ნივთიერებები უფრო ახლოს არის იზოლატორებთან, ვიდრე სილიციუმი და სხვა ტიპიური ნახევარგამტარული მასალები. ეს ნივთიერებები შექმნილია სილიკონის შეზღუდვების დასაძლევად, რადგან ის არის ვიწრო ზოლიანი მასალა და, შესაბამისად, იწვევს ელექტრული გამტარობის ცუდ გაჟონვას, რაც უფრო გამოხატულია ტემპერატურის, ძაბვის ან სიხშირის მატებასთან ერთად. ამ გაჟონვის ლოგიკური ზღვარი არის უკონტროლო გამტარობა, რომელიც ექვივალენტურია ნახევარგამტარის მუშაობის უკმარისობაზე.

ამ ორი ფართო ზოლის უფსკრული მასალისგან, GaN ძირითადად შესაფერისია დაბალი და საშუალო სიმძლავრის განხორციელების სქემებისთვის, დაახლოებით 1 კვ და 100 ა-ზე ქვემოთ. GaN-ის ზრდის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი სფეროა მისი გამოყენება LED განათებაში, მაგრამ ასევე იზრდება სხვა დაბალი ენერგიის გამოყენებაში. როგორიცაა საავტომობილო და RF კომუნიკაციები. ამის საპირისპიროდ, SiC-ის გარშემო არსებული ტექნოლოგიები უკეთესად არის განვითარებული, ვიდრე GaN და უფრო მეტად შეეფერება უფრო მაღალი სიმძლავრის აპლიკაციებს, როგორიცაა ელექტრო მანქანების წევის ინვერტორები, ელექტროგადამცემი, დიდი HVAC აღჭურვილობა და სამრეწველო სისტემები.

SiC მოწყობილობებს შეუძლიათ იმუშაონ უფრო მაღალ ძაბვაზე, გადართვის მაღალ სიხშირეებზე და მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე Si MOSFET-ები. ამ პირობებში, SiC-ს აქვს უფრო მაღალი შესრულება, ეფექტურობა, სიმძლავრის სიმკვრივე და საიმედოობა. ეს უპირატესობები დიზაინერებს ეხმარება შეამცირონ სიმძლავრის გადამყვანების ზომა, წონა და ღირებულება, რათა გახადონ ისინი უფრო კონკურენტუნარიანი, განსაკუთრებით ბაზრის მომგებიან სეგმენტებში, როგორიცაა ავიაცია, სამხედრო და ელექტრო მანქანები.

SiC MOSFET-ები გადამწყვეტ როლს ასრულებენ შემდეგი თაობის ენერგიის კონვერტაციის მოწყობილობების განვითარებაში, რადგან მათ შეუძლიათ მიაღწიონ ენერგოეფექტურობას მცირე კომპონენტებზე დაფუძნებულ დიზაინებში. ცვლილება ასევე მოითხოვს ინჟინრებს გადახედონ დიზაინისა და ტესტირების ზოგიერთ ტექნიკას, რომლებიც ტრადიციულად გამოიყენება ელექტრონიკის შესაქმნელად.

მკაცრი ტესტირების მოთხოვნა იზრდება

SiC და GaN მოწყობილობების პოტენციალის სრულად რეალიზებისთვის საჭიროა ზუსტი გაზომვები გადართვის მუშაობის დროს ეფექტურობისა და საიმედოობის ოპტიმიზაციისთვის. SiC და GaN ნახევარგამტარული მოწყობილობების ტესტირების პროცედურებმა უნდა გაითვალისწინოს ამ მოწყობილობების უფრო მაღალი სამუშაო სიხშირეები და ძაბვები.

სატესტო და საზომი ხელსაწყოების შემუშავება, როგორიცაა თვითნებური ფუნქციის გენერატორები (AFGs), ოსცილოსკოპები, წყაროს საზომი ერთეულის (SMU) ინსტრუმენტები და პარამეტრის ანალიზატორები, ეხმარება ენერგეტიკულ დიზაინერებს უფრო სწრაფად მიაღწიონ უფრო მძლავრ შედეგებს. აღჭურვილობის ეს განახლება ეხმარება მათ გაუმკლავდნენ ყოველდღიურ გამოწვევებს. „გადართვის დანაკარგების მინიმიზაცია რჩება მთავარ გამოწვევად ენერგეტიკული აღჭურვილობის ინჟინრებისთვის“, - თქვა ჯონათან ტაკერმა, Teck/Gishili-ის ელექტრომომარაგების მარკეტინგის ხელმძღვანელმა. ეს დიზაინები მკაცრად უნდა იყოს გაზომილი თანმიმდევრულობის უზრუნველსაყოფად. გაზომვის ერთ-ერთ ძირითად ტექნიკას ეწოდება ორმაგი პულსის ტესტი (DPT), რომელიც არის MOSFET-ების ან IGBT დენის მოწყობილობების გადართვის პარამეტრების გაზომვის სტანდარტული მეთოდი.

დაყენება SiC ნახევარგამტარის ორმაგი იმპულსური ტესტის შესასრულებლად მოიცავს: ფუნქციის გენერატორს MOSFET-ის ბადის მართვისთვის; ოსცილოსკოპი და ანალიზის პროგრამული უზრუნველყოფა VDS და ID-ის გაზომვისთვის. ორმაგი პულსის ტესტირების გარდა, ანუ მიკროსქემის დონის ტესტირების გარდა, არსებობს მასალის დონის ტესტირება, კომპონენტის დონის ტესტირება და სისტემის დონის ტესტირება. სატესტო ინსტრუმენტებში ინოვაციებმა დიზაინის ინჟინრებს საშუალება მისცა სიცოცხლის ციკლის ყველა ეტაპზე იმუშაონ ელექტროენერგიის კონვერტაციის მოწყობილობებზე, რომლებსაც შეუძლიათ დააკმაყოფილონ დიზაინის მკაცრი მოთხოვნები ეკონომიურად.

მზადყოფნა ენერგეტიკულ ელექტრონიკაზე მომუშავე კომპანიებს მარეგულირებელი ცვლილებებისა და საბოლოო მომხმარებლის აღჭურვილობის ახალი ტექნოლოგიური საჭიროებების საპასუხოდ მარეგულირებელი ცვლილებების და ახალი ტექნოლოგიური საჭიროებების საპასუხოდ, საშუალებას აძლევს კომპანიებს, რომლებიც მუშაობენ ენერგეტიკულ ელექტრონიკაზე, ფოკუსირდნენ დამატებითი ღირებულების ინოვაციებზე და საფუძველი ჩაუყარონ მომავალ ზრდას.