Generasi ketiga semikonduktor, yang diwakili oleh galium nitrida (GaN) dan silikon karbida (SiC), telah dibangunkan dengan pantas kerana sifatnya yang sangat baik. Walau bagaimanapun, cara mengukur parameter dan ciri peranti ini dengan tepat untuk memanfaatkan potensinya dan mengoptimumkan kecekapan dan kebolehpercayaan mereka memerlukan peralatan pengukur ketepatan tinggi dan kaedah profesional.
Generasi baharu bahan jurang jalur lebar (WBG) yang diwakili oleh silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN) semakin digunakan secara meluas. Secara elektrik, bahan-bahan ini lebih dekat dengan penebat daripada silikon dan bahan semikonduktor biasa yang lain. Bahan-bahan ini direka bentuk untuk mengatasi batasan silikon kerana ia adalah bahan jurang jalur yang sempit dan oleh itu menyebabkan kebocoran kekonduksian elektrik yang lemah, yang menjadi lebih ketara apabila suhu, voltan atau kekerapan meningkat. Had logik untuk kebocoran ini adalah kekonduksian tidak terkawal, bersamaan dengan kegagalan operasi semikonduktor.
Daripada dua bahan jurang jalur lebar ini, GaN terutamanya sesuai untuk skim pelaksanaan kuasa rendah dan sederhana, sekitar 1 kV dan di bawah 100 A. Satu kawasan pertumbuhan penting untuk GaN ialah penggunaannya dalam pencahayaan LED, tetapi juga berkembang dalam penggunaan kuasa rendah yang lain seperti automotif dan komunikasi RF. Sebaliknya, teknologi di sekeliling SiC dibangunkan dengan lebih baik daripada GaN dan lebih sesuai untuk aplikasi kuasa yang lebih tinggi seperti penyongsang daya tarikan kenderaan elektrik, penghantaran kuasa, peralatan HVAC yang besar dan sistem perindustrian.
Peranti SiC mampu beroperasi pada voltan yang lebih tinggi, frekuensi pensuisan yang lebih tinggi dan suhu yang lebih tinggi daripada Si MOSFET. Di bawah keadaan ini, SiC mempunyai prestasi, kecekapan, ketumpatan kuasa dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. Kelebihan ini membantu pereka bentuk mengurangkan saiz, berat dan kos penukar kuasa untuk menjadikannya lebih berdaya saing, terutamanya dalam segmen pasaran yang menguntungkan seperti kenderaan penerbangan, tentera dan elektrik.
MOSFET SiC memainkan peranan penting dalam pembangunan peranti penukaran kuasa generasi akan datang kerana keupayaan mereka untuk mencapai kecekapan tenaga yang lebih besar dalam reka bentuk berdasarkan komponen yang lebih kecil. Peralihan itu juga memerlukan jurutera menyemak semula beberapa reka bentuk dan teknik ujian yang digunakan secara tradisional untuk mencipta elektronik kuasa.
Permintaan untuk ujian yang ketat semakin meningkat
Untuk merealisasikan potensi peranti SiC dan GaN sepenuhnya, pengukuran yang tepat diperlukan semasa operasi pensuisan untuk mengoptimumkan kecekapan dan kebolehpercayaan. Prosedur ujian untuk peranti semikonduktor SiC dan GaN mesti mengambil kira frekuensi operasi dan voltan yang lebih tinggi bagi peranti ini.
Pembangunan alat ujian dan pengukuran, seperti penjana fungsi arbitrari (AFG), osiloskop, instrumen unit ukuran sumber (SMU) dan penganalisis parameter, membantu jurutera reka bentuk kuasa mencapai hasil yang lebih berkuasa dengan lebih cepat. Peningkatan peralatan ini membantu mereka menghadapi cabaran harian. "Meminimumkan kerugian pensuisan kekal sebagai cabaran utama bagi jurutera peralatan kuasa," kata Jonathan Tucker, ketua Pemasaran Bekalan Kuasa di Teck/Gishili. Reka bentuk ini mesti diukur dengan teliti untuk memastikan konsistensi. Salah satu teknik pengukuran utama dipanggil ujian nadi berganda (DPT), yang merupakan kaedah standard untuk mengukur parameter pensuisan MOSFET atau peranti kuasa IGBT.
Persediaan untuk melaksanakan ujian nadi berkembar semikonduktor SiC termasuk: penjana fungsi untuk memacu grid MOSFET; Osiloskop dan perisian analisis untuk mengukur VDS dan ID. Sebagai tambahan kepada ujian nadi berganda, iaitu, sebagai tambahan kepada ujian tahap litar, terdapat ujian tahap bahan, ujian tahap komponen dan ujian tahap sistem. Inovasi dalam alat ujian telah membolehkan jurutera reka bentuk di semua peringkat kitaran hayat bekerja ke arah peranti penukaran kuasa yang boleh memenuhi keperluan reka bentuk yang ketat secara kos efektif.
Bersedia untuk memperakui peralatan sebagai tindak balas kepada perubahan peraturan dan keperluan teknologi baharu untuk peralatan pengguna akhir, daripada penjanaan kuasa kepada kenderaan elektrik, membolehkan syarikat yang mengusahakan elektronik kuasa menumpukan pada inovasi nilai tambah dan meletakkan asas untuk pertumbuhan masa depan.
Masa siaran: Mac-27-2023