Tretia generácia polovodičov, reprezentovaná nitridom gália (GaN) a karbidom kremíka (SiC), bola rýchlo vyvinutá vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam. Ako však presne merať parametre a charakteristiky týchto zariadení, aby sa využil ich potenciál a optimalizovala ich účinnosť a spoľahlivosť, si vyžaduje vysoko presné meracie zariadenia a profesionálne metódy.
Nová generácia materiálov so širokým pásmom (WBG) reprezentovaná karbidom kremíka (SiC) a nitridom gália (GaN) sa čoraz viac používa. Elektricky sú tieto látky bližšie k izolantom ako kremík a iné typické polovodičové materiály. Tieto látky sú navrhnuté tak, aby prekonali obmedzenia kremíka, pretože ide o materiál s úzkym pásmom, a preto spôsobuje slabý únik elektrickej vodivosti, ktorý sa zvýrazní so zvyšujúcou sa teplotou, napätím alebo frekvenciou. Logickým limitom tohto úniku je nekontrolovaná vodivosť, ekvivalentná poruche činnosti polovodiča.
Z týchto dvoch materiálov so širokou pásmovou medzerou je GaN vhodný hlavne pre schémy implementácie s nízkym a stredným výkonom, okolo 1 kV a pod 100 A. Jednou z významných oblastí rastu pre GaN je jeho použitie v LED osvetlení, ale rastie aj v iných nízkoenergetických použitiach. ako sú automobilové a RF komunikácie. Naproti tomu technológie obklopujúce SiC sú lepšie vyvinuté ako GaN a sú vhodnejšie pre aplikácie s vyšším výkonom, ako sú trakčné invertory elektrických vozidiel, prenos energie, veľké zariadenia HVAC a priemyselné systémy.
SiC zariadenia sú schopné pracovať pri vyšších napätiach, vyšších spínacích frekvenciách a vyšších teplotách ako Si MOSFET. Za týchto podmienok má SiC vyšší výkon, účinnosť, hustotu výkonu a spoľahlivosť. Tieto výhody pomáhajú konštruktérom znížiť veľkosť, hmotnosť a náklady na meniče energie, aby boli konkurencieschopnejšie, najmä v lukratívnych segmentoch trhu, ako sú letectvo, vojenské a elektrické vozidlá.
SiC MOSFET zohrávajú kľúčovú úlohu pri vývoji zariadení na premenu energie novej generácie, pretože dokážu dosiahnuť vyššiu energetickú účinnosť v konštrukciách založených na menších komponentoch. Posun si tiež vyžaduje, aby inžinieri prehodnotili niektoré konštrukčné a testovacie techniky tradične používané na vytváranie výkonovej elektroniky.
Dopyt po prísnom testovaní rastie
Aby sa plne využil potenciál zariadení SiC a GaN, počas spínacej prevádzky sú potrebné presné merania, aby sa optimalizovala účinnosť a spoľahlivosť. Skúšobné postupy pre SiC a GaN polovodičové zariadenia musia brať do úvahy vyššie prevádzkové frekvencie a napätia týchto zariadení.
Vývoj testovacích a meracích nástrojov, ako sú generátory ľubovoľných funkcií (AFG), osciloskopy, prístroje zdrojových meracích jednotiek (SMU) a analyzátory parametrov, pomáha konštruktérom energie rýchlejšie dosahovať výkonnejšie výsledky. Táto modernizácia vybavenia im pomáha vyrovnať sa s každodennými výzvami. „Minimalizácia strát pri spínaní zostáva hlavnou výzvou pre inžinierov energetických zariadení,“ povedal Jonathan Tucker, vedúci marketingu napájania v spoločnosti Teck/Gishili. Tieto návrhy sa musia dôsledne merať, aby sa zabezpečila konzistentnosť. Jedna z kľúčových meracích techník sa nazýva dvojitý pulzný test (DPT), čo je štandardná metóda na meranie spínacích parametrov MOSFET alebo IGBT výkonových zariadení.
Nastavenie na vykonanie dvojimpulzového testu SiC polovodičov zahŕňa: funkčný generátor na riadenie mriežky MOSFET; Osciloskop a analytický softvér na meranie VDS a ID. Okrem testovania dvojitým impulzom, teda okrem testovania na úrovni obvodu, existuje testovanie na úrovni materiálu, testovanie na úrovni komponentov a testovanie na úrovni systému. Inovácie v testovacích nástrojoch umožnili konštruktérom vo všetkých fázach životného cyklu pracovať na zariadeniach na konverziu energie, ktoré dokážu nákladovo efektívne splniť prísne konštrukčné požiadavky.
Pripravenosť certifikovať zariadenia v reakcii na regulačné zmeny a nové technologické potreby zariadení pre koncových používateľov, od výroby energie po elektrické vozidlá, umožňuje spoločnostiam pracujúcim na výkonovej elektronike zamerať sa na inovácie s pridanou hodnotou a položiť základy budúceho rastu.
Čas odoslania: 27. marca 2023