A treia generație de semiconductori, reprezentată de nitrură de galiu (GaN) și carbură de siliciu (SiC), a fost dezvoltată rapid datorită proprietăților lor excelente. Cu toate acestea, pentru a măsura cu precizie parametrii și caracteristicile acestor dispozitive pentru a le valorifica potențialul și a optimiza eficiența și fiabilitatea lor necesită echipamente de măsurare de înaltă precizie și metode profesionale.
Noua generație de materiale cu bandă largă (WBG) reprezentată de carbură de siliciu (SiC) și nitrură de galiu (GaN) devin din ce în ce mai utilizate pe scară largă. Din punct de vedere electric, aceste substanțe sunt mai aproape de izolatori decât siliciul și alte materiale semiconductoare tipice. Aceste substanțe sunt concepute pentru a depăși limitările siliciului, deoarece este un material cu bandă interzisă îngustă și, prin urmare, provoacă o scurgere slabă a conductibilității electrice, care devine mai pronunțată pe măsură ce temperatura, tensiunea sau frecvența crește. Limita logică a acestei scurgeri este conductivitatea necontrolată, echivalentă cu o defecțiune a semiconductorilor.
Dintre aceste două materiale cu bandă interzisă largă, GaN este potrivit în principal pentru schemele de implementare cu putere mică și medie, în jur de 1 kV și sub 100 A. O zonă de creștere semnificativă pentru GaN este utilizarea sa în iluminatul cu LED-uri, dar și în creștere în alte utilizări de putere redusă. cum ar fi comunicațiile auto și RF. În schimb, tehnologiile care înconjoară SiC sunt mai bine dezvoltate decât GaN și sunt mai potrivite pentru aplicații de putere mai mare, cum ar fi invertoarele de tracțiune pentru vehicule electrice, transmisia de putere, echipamente HVAC mari și sisteme industriale.
Dispozitivele SiC sunt capabile să funcționeze la tensiuni mai mari, frecvențe de comutare mai mari și temperaturi mai ridicate decât MOSFET-urile Si. În aceste condiții, SiC are performanță, eficiență, densitate de putere și fiabilitate mai ridicate. Aceste avantaje îi ajută pe proiectanți să reducă dimensiunea, greutatea și costul convertoarelor de putere pentru a le face mai competitive, în special pe segmente de piață profitabile, cum ar fi aviația, vehiculele militare și electrice.
MOSFET-urile SiC joacă un rol crucial în dezvoltarea dispozitivelor de conversie a puterii de ultimă generație datorită capacității lor de a obține o eficiență energetică mai mare în proiecte bazate pe componente mai mici. De asemenea, schimbarea necesită inginerii să revizuiască unele dintre tehnicile de proiectare și testare utilizate în mod tradițional pentru a crea electronice de putere.
Cererea de teste riguroase este în creștere
Pentru a realiza pe deplin potențialul dispozitivelor SiC și GaN, sunt necesare măsurători precise în timpul operațiunii de comutare pentru a optimiza eficiența și fiabilitatea. Procedurile de testare pentru dispozitivele semiconductoare SiC și GaN trebuie să țină cont de frecvențele și tensiunile de funcționare mai mari ale acestor dispozitive.
Dezvoltarea instrumentelor de testare și măsurare, cum ar fi generatoarele de funcții arbitrare (AFG), osciloscoapele, instrumentele unității de măsură sursă (SMU) și analizoarele de parametri, ajută inginerii de proiectare a energiei să obțină rezultate mai puternice mai rapid. Această modernizare a echipamentelor îi ajută să facă față provocărilor zilnice. „Minimizarea pierderilor de comutare rămâne o provocare majoră pentru inginerii echipamentelor electrice”, a declarat Jonathan Tucker, șeful departamentului de marketing pentru surse de alimentare la Teck/Gishili. Aceste modele trebuie măsurate riguros pentru a asigura coerența. Una dintre tehnicile cheie de măsurare se numește testul dublu impuls (DPT), care este metoda standard pentru măsurarea parametrilor de comutare ai MOSFET-urilor sau dispozitivelor de putere IGBT.
Configurarea pentru a efectua testul dublu impuls al semiconductorilor SiC include: generator de funcții pentru a conduce grila MOSFET; Osciloscop și software de analiză pentru măsurarea VDS și ID. Pe lângă testarea cu dublu impuls, adică pe lângă testarea la nivel de circuit, există testarea la nivel de material, testarea la nivel de componente și testarea la nivel de sistem. Inovațiile în instrumentele de testare au permis inginerilor de proiectare din toate etapele ciclului de viață să lucreze la dispozitive de conversie a puterii care pot îndeplini cerințele stricte de proiectare în mod eficient din punct de vedere al costurilor.
Pregătirea să certifice echipamentele ca răspuns la schimbările de reglementare și la noile nevoi tehnologice pentru echipamentele utilizatorilor finali, de la generarea de energie la vehicule electrice, permite companiilor care lucrează pe electronice de putere să se concentreze pe inovația cu valoare adăugată și să pună bazele creșterii viitoare.
Ora postării: 27-mar-2023