Kaip tiksliai išmatuoti SiC ir GaN įrenginius, siekiant išnaudoti potencialą, optimizuoti efektyvumą ir patikimumą

Trečios kartos puslaidininkiai, atstovaujami galio nitrido (GaN) ir silicio karbido (SiC), buvo greitai sukurti dėl puikių savybių. Tačiau norint tiksliai išmatuoti šių prietaisų parametrus ir charakteristikas, siekiant išnaudoti jų potencialą ir optimizuoti jų efektyvumą bei patikimumą, reikalinga itin tiksli matavimo įranga ir profesionalūs metodai.

Vis plačiau naudojamos naujos kartos plačiajuosčio tarpo (WBG) medžiagos, kurias atstovauja silicio karbidas (SiC) ir galio nitridas (GaN). Elektriškai šios medžiagos yra arčiau izoliatorių nei silicis ir kitos tipiškos puslaidininkinės medžiagos. Šios medžiagos skirtos įveikti silicio apribojimus, nes jis yra siauros juostos medžiaga, todėl sukelia prastą elektros laidumo nuotėkį, kuris tampa ryškesnis didėjant temperatūrai, įtampai ar dažniui. Loginė šio nuotėkio riba yra nekontroliuojamas laidumas, prilygstantis puslaidininkio veikimo sutrikimui.

Iš šių dviejų plačiajuosčio tarpo medžiagų GaN daugiausia tinka mažos ir vidutinės galios diegimo schemoms, maždaug 1 kV ir mažesnėms nei 100 A. Viena reikšminga GaN augimo sritis yra jos naudojimas LED apšvietime, bet taip pat ir kitose mažos galios srityse. pavyzdžiui, automobilių ir RF ryšių. Priešingai, SiC supančios technologijos yra geriau išvystytos nei GaN ir yra geriau pritaikytos didesnės galios reikmėms, pvz., elektrinių transporto priemonių traukos keitikliams, galios perdavimui, didelei ŠVOK įrangai ir pramoninėms sistemoms.

SiC įrenginiai gali veikti esant aukštesnei įtampai, didesniam perjungimo dažniui ir aukštesnei temperatūrai nei Si MOSFET. Tokiomis sąlygomis SiC pasižymi didesniu našumu, efektyvumu, galios tankiu ir patikimumu. Šie pranašumai padeda dizaineriams sumažinti galios keitiklių dydį, svorį ir kainą, kad jie taptų konkurencingesni, ypač pelninguose rinkos segmentuose, tokiuose kaip aviacija, karinės ir elektrinės transporto priemonės.

SiC MOSFETai vaidina lemiamą vaidmenį kuriant naujos kartos energijos konvertavimo įrenginius, nes jie gali pasiekti didesnį energijos vartojimo efektyvumą projektuojant mažesnius komponentus. Pokyčiai taip pat reikalauja, kad inžinieriai peržiūrėtų kai kuriuos projektavimo ir bandymo metodus, tradiciškai naudojamus kuriant galios elektroniką.

Griežtų bandymų paklausa auga

Norint visiškai išnaudoti SiC ir GaN įrenginių potencialą, perjungimo metu reikia atlikti tikslius matavimus, kad būtų optimizuotas efektyvumas ir patikimumas. Atliekant SiC ir GaN puslaidininkinių įtaisų bandymo procedūras turi būti atsižvelgiama į didesnius šių įtaisų veikimo dažnius ir įtampas.

Testavimo ir matavimo įrankių, tokių kaip savavališkų funkcijų generatoriai (AFG), osciloskopai, šaltinio matavimo vienetų (SMU) prietaisai ir parametrų analizatoriai, kūrimas padeda energijos projektavimo inžinieriams greičiau pasiekti galingesnių rezultatų. Šis įrangos atnaujinimas padeda jiems susidoroti su kasdieniais iššūkiais. „Sumažinti perjungimo nuostolius tebėra didelis iššūkis energijos įrangos inžinieriams“, – sakė Jonathanas Tuckeris, „Teck/Gishili“ maitinimo šaltinio rinkodaros vadovas. Šie dizainai turi būti griežtai išmatuoti, kad būtų užtikrintas nuoseklumas. Vienas iš pagrindinių matavimo metodų vadinamas dvigubo impulso testu (DPT), kuris yra standartinis MOSFET arba IGBT maitinimo įrenginių perjungimo parametrų matavimo metodas.

Sąranka SiC puslaidininkių dvigubo impulso bandymui atlikti apima: funkcijų generatorių MOSFET tinklui valdyti; Osciloskopas ir analizės programinė įranga, skirta VDS ir ID matuoti. Be dvigubo impulso testavimo, tai yra, be grandinės lygio testavimo, yra medžiagų lygio testavimas, komponentų lygio testavimas ir sistemos lygio testavimas. Bandymo įrankių naujovės leido projektavimo inžinieriams visais gyvavimo ciklo etapais kurti energijos konvertavimo įrenginius, kurie galėtų ekonomiškai efektyviai atitikti griežtus projektavimo reikalavimus.

Pasirengimas sertifikuoti įrangą, reaguojant į reguliavimo pokyčius ir naujus technologinius poreikius galutinio vartotojo įrangai, pradedant energijos gamyba ir baigiant elektromobiliais, galios elektronikos srityje dirbančioms įmonėms leidžia sutelkti dėmesį į pridėtinės vertės inovacijas ir padėti pagrindą ateities augimui.