Den tredje generasjonen av halvledere, representert ved galliumnitrid (GaN) og silisiumkarbid (SiC), har blitt raskt utviklet på grunn av deres utmerkede egenskaper. Men hvordan man nøyaktig kan måle parametrene og egenskapene til disse enhetene for å utnytte potensialet deres og optimere effektiviteten og påliteligheten, krever høypresisjons måleutstyr og profesjonelle metoder.
Den nye generasjonen av wide band gap (WBG) materialer representert av silisiumkarbid (SiC) og galliumnitrid (GaN) blir mer og mer utbredt. Elektrisk er disse stoffene nærmere isolatorer enn silisium og andre typiske halvledermaterialer. Disse stoffene er designet for å overvinne begrensningene til silisium fordi det er et materiale med smale båndgap og derfor forårsaker dårlig lekkasje av elektrisk ledningsevne, som blir mer uttalt når temperaturen, spenningen eller frekvensen øker. Den logiske grensen for denne lekkasjen er ukontrollert ledningsevne, tilsvarende en halvlederdriftsfeil.
Av disse to materialene med bredbåndsgap er GaN hovedsakelig egnet for implementeringsopplegg med lav og middels effekt, rundt 1 kV og under 100 A. Et betydelig vekstområde for GaN er bruken i LED-belysning, men også vekst i andre lavstrømsbruk. som bil- og RF-kommunikasjon. I motsetning til dette er teknologiene rundt SiC bedre utviklet enn GaN og er bedre egnet for applikasjoner med høyere effekt, som for eksempel elektriske kjøretøyomformere, kraftoverføring, stort HVAC-utstyr og industrielle systemer.
SiC-enheter er i stand til å operere ved høyere spenninger, høyere bryterfrekvenser og høyere temperaturer enn Si MOSFET-er. Under disse forholdene har SiC høyere ytelse, effektivitet, krafttetthet og pålitelighet. Disse fordelene hjelper designere med å redusere størrelsen, vekten og kostnadene til kraftomformere for å gjøre dem mer konkurransedyktige, spesielt i lukrative markedssegmenter som luftfart, militære og elektriske kjøretøy.
SiC MOSFET-er spiller en avgjørende rolle i utviklingen av neste generasjons kraftkonverteringsenheter på grunn av deres evne til å oppnå større energieffektivitet i design basert på mindre komponenter. Skiftet krever også at ingeniører reviderer noen av design- og testteknikkene som tradisjonelt brukes for å lage kraftelektronikk.
Etterspørselen etter streng testing er økende
For å fullt ut realisere potensialet til SiC- og GaN-enheter, kreves det presise målinger under byttedrift for å optimalisere effektivitet og pålitelighet. Testprosedyrer for SiC- og GaN-halvlederenheter må ta hensyn til de høyere driftsfrekvensene og spenningene til disse enhetene.
Utviklingen av test- og måleverktøy, som arbitrære funksjonsgeneratorer (AFG), oscilloskop, instrumenter for kildemålingsenhet (SMU) og parameteranalysatorer, hjelper kraftdesigningeniører med å oppnå kraftigere resultater raskere. Denne oppgraderingen av utstyret hjelper dem med å takle daglige utfordringer. "Minimering av byttetap er fortsatt en stor utfordring for kraftutstyrsingeniører," sa Jonathan Tucker, leder for Power Supply Marketing hos Teck/Gishili. Disse designene må måles nøye for å sikre konsistens. En av de viktigste måleteknikkene kalles dobbelpulstesten (DPT), som er standardmetoden for å måle svitsjeparametrene til MOSFET-er eller IGBT-strømenheter.
Oppsett for å utføre SiC-halvleder dobbelpulstest inkluderer: funksjonsgenerator for å drive MOSFET-nett; Oscilloskop og analyseprogramvare for måling av VDS og ID. I tillegg til dobbeltpulstesting, det vil si i tillegg til testing av kretsnivå, er det materialnivåtesting, komponentnivåtesting og systemnivåtesting. Innovasjoner i testverktøy har gjort det mulig for designingeniører i alle stadier av livssyklusen å jobbe mot strømkonverteringsenheter som kan møte strenge designkrav på en kostnadseffektiv måte.
Å være forberedt på å sertifisere utstyr som svar på regulatoriske endringer og nye teknologiske behov for sluttbrukerutstyr, fra kraftproduksjon til elektriske kjøretøy, lar selskaper som jobber med kraftelektronikk fokusere på verdiøkende innovasjon og legge grunnlaget for fremtidig vekst.
Innleggstid: 27. mars 2023