Die derde generasie halfgeleiers, verteenwoordig deur galliumnitried (GaN) en silikonkarbied (SiC), is vinnig ontwikkel as gevolg van hul uitstekende eienskappe. Hoe om die parameters en eienskappe van hierdie toestelle akkuraat te meet om hul potensiaal te benut en hul doeltreffendheid en betroubaarheid te optimaliseer, vereis egter hoë-presisie meetapparatuur en professionele metodes.
Die nuwe generasie wye bandgaping (WBG) materiale, verteenwoordig deur silikonkarbied (SiC) en galliumnitried (GaN), word al hoe meer wyd gebruik. Elektries is hierdie stowwe nader aan isolators as silikon en ander tipiese halfgeleiermateriale. Hierdie stowwe is ontwerp om die beperkings van silikon te oorkom omdat dit 'n nou bandgapingmateriaal is en dus swak lekkasie van elektriese geleidingsvermoë veroorsaak, wat meer prominent word namate temperatuur, spanning of frekwensie toeneem. Die logiese limiet vir hierdie lekkasie is onbeheerde geleidingsvermoë, gelykstaande aan 'n halfgeleier-bedryfsfout.
Van hierdie twee breë bandgapingmateriale is GaN hoofsaaklik geskik vir lae- en mediumkrag-implementeringskemas, rondom 1 kV en onder 100 A. Een beduidende groeigebied vir GaN is die gebruik daarvan in LED-beligting, maar ook groei in ander laekraggebruike soos motor- en RF-kommunikasie. In teenstelling hiermee is die tegnologieë rondom SiC beter ontwikkel as GaN en is beter geskik vir hoërkragtoepassings soos elektriese voertuig-trekkragomsetters, kragoordrag, groot HVAC-toerusting en industriële stelsels.
SiC-toestelle kan teen hoër spannings, hoër skakelfrekwensies en hoër temperature werk as Si MOSFET's. Onder hierdie toestande het SiC hoër werkverrigting, doeltreffendheid, kragdigtheid en betroubaarheid. Hierdie voordele help ontwerpers om die grootte, gewig en koste van kragomsetters te verminder om hulle meer mededingend te maak, veral in winsgewende marksegmente soos lugvaart, militêre en elektriese voertuie.
SiC MOSFET's speel 'n deurslaggewende rol in die ontwikkeling van volgende generasie kragomskakelingstoestelle vanweë hul vermoë om groter energie-doeltreffendheid te bereik in ontwerpe gebaseer op kleiner komponente. Die verskuiwing vereis ook dat ingenieurs sommige van die ontwerp- en toetstegnieke wat tradisioneel gebruik word om kragselektronika te skep, heroorweeg.
Die vraag na streng toetse neem toe
Om die potensiaal van SiC- en GaN-toestelle ten volle te verwesenlik, is presiese metings tydens skakelwerking nodig om doeltreffendheid en betroubaarheid te optimaliseer. Toetsprosedures vir SiC- en GaN-halfgeleiertoestelle moet die hoër bedryfsfrekwensies en -spannings van hierdie toestelle in ag neem.
Die ontwikkeling van toets- en meetinstrumente, soos arbitrêre funksiegenerators (AFG's), ossilloskope, bronmeeteenheid (SMU)-instrumente en parameterontleders, help kragontwerpingenieurs om vinniger kragtiger resultate te behaal. Hierdie opgradering van toerusting help hulle om daaglikse uitdagings die hoof te bied. "Die minimalisering van skakelverliese bly 'n groot uitdaging vir kragtoerustingingenieurs," sê Jonathan Tucker, hoof van Kragtoevoerbemarking by Teck/Gishili. Hierdie ontwerpe moet streng gemeet word om konsekwentheid te verseker. Een van die belangrikste meettegnieke word die dubbelpulstoets (DPT) genoem, wat die standaardmetode is vir die meting van die skakelparameters van MOSFET's of IGBT-kragtoestelle.
Opstelling om SiC halfgeleier dubbelpulstoetse uit te voer, sluit in: funksiegenerator om MOSFET-rooster aan te dryf; ossilloskoop en analise sagteware vir die meting van VDS en ID. Benewens dubbelpulstoetsing, dit wil sê, benewens stroombaanvlaktoetsing, is daar materiaalvlaktoetsing, komponentvlaktoetsing en stelselvlaktoetsing. Innovasies in toetsinstrumente het ontwerpingenieurs in alle stadiums van die lewensiklus in staat gestel om te werk aan kragomskakelingstoestelle wat koste-effektief aan streng ontwerpvereistes kan voldoen.
Deur voorbereid te wees om toerusting te sertifiseer in reaksie op regulatoriese veranderinge en nuwe tegnologiese behoeftes vir eindgebruikertoerusting, van kragopwekking tot elektriese voertuie, kan maatskappye wat aan kragelektronika werk, fokus op waardetoegevoegde innovasie en die grondslag lê vir toekomstige groei.
Plasingstyd: 27 Maart 2023