አቅምን ለመጠቀም፣ ቅልጥፍናን እና አስተማማኝነትን ለማሻሻል የSiC እና GaN መሳሪያዎችን በትክክል እንዴት መለካት እንደሚቻል

በጋሊየም ናይትሬድ (GaN) እና በሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) የሚወከሉት የሶስተኛው ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች በጥሩ ባህሪያቸው ምክንያት በፍጥነት ተፈጥረዋል። ሆኖም ግን፣ የእነዚህን መሳሪያዎች አቅም ለመጠቀም እና ቅልጥፍናቸውን እና አስተማማኝነታቸውን ለማሻሻል የነዚህን መሳሪያዎች መለኪያዎች እና ባህሪያት በትክክል እንዴት መለካት እንደሚቻል ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው የመለኪያ መሳሪያዎችን እና ሙያዊ ዘዴዎችን ይጠይቃል።

አዲሱ ትውልድ በሲሊኮን ካርቦይድ (SiC) እና በጋሊየም ናይትሬድ (GaN) የሚወከሉት ሰፊ ባንድ ክፍተት (WBG) ቁሳቁሶች በስፋት ጥቅም ላይ እየዋሉ ነው። በኤሌክትሪክ ረገድ፣ እነዚህ ንጥረ ነገሮች ከሲሊኮን እና ከሌሎች የተለመዱ የሴሚኮንዳክተር ቁሳቁሶች ይልቅ ለኢንሱሌተሮች ቅርብ ናቸው። እነዚህ ንጥረ ነገሮች የሲሊኮንን ውስንነቶች ለማሸነፍ የተነደፉ ናቸው ምክንያቱም ጠባብ የባንድ ክፍተት ቁሳቁስ ስለሆነ እና በዚህም ምክንያት የኤሌክትሪክ ኮንዳክሽን ደካማ መፍሰስ ስለሚፈጥር፣ ይህም የሙቀት መጠን፣ ቮልቴጅ ወይም ድግግሞሽ ሲጨምር የበለጠ ግልጽ ይሆናል። የዚህ መፍሰስ ምክንያታዊ ገደብ ከሴሚኮንዳክተር የአሠራር ውድቀት ጋር እኩል የሆነ ቁጥጥር የማይደረግበት ኮንዳክሽን ነው።

ከእነዚህ ሁለት ሰፊ የባንድ ክፍተት ቁሳቁሶች ውስጥ፣ GaN በዋናነት ለዝቅተኛ እና መካከለኛ የኃይል አተገባበር እቅዶች ተስማሚ ነው፣ በግምት 1 ኪ.ቮ እና ከ100 A በታች። ለGaN አንድ ጉልህ የእድገት ቦታ በ LED መብራት ውስጥ ጥቅም ላይ መዋል ነው፣ ነገር ግን እንደ አውቶሞቲቭ እና አርኤፍ ኮሙኒኬሽን ባሉ ሌሎች ዝቅተኛ ኃይል አጠቃቀሞች ውስጥ እያደገ ነው። በተቃራኒው፣ SiCን የሚመለከቱ ቴክኖሎጂዎች ከGaN በተሻለ ሁኔታ የተገነቡ እና እንደ ኤሌክትሪክ ተሽከርካሪ ትራክሽን ኢንቨርተሮች፣ የኃይል ማስተላለፊያ፣ ትላልቅ የHVAC መሳሪያዎች እና የኢንዱስትሪ ስርዓቶች ላሉ ከፍተኛ የኃይል አፕሊኬሽኖች የተሻሉ ናቸው።

የሲሲ መሳሪያዎች ከሲ MOSFETs በከፍተኛ ቮልቴጅ፣ በከፍተኛ የመቀየሪያ ድግግሞሾች እና በከፍተኛ የሙቀት መጠን መስራት ይችላሉ። በእነዚህ ሁኔታዎች ውስጥ ሲሲ ከፍተኛ አፈጻጸም፣ ቅልጥፍና፣ የኃይል ጥግግት እና አስተማማኝነት አለው። እነዚህ ጥቅሞች ዲዛይነሮች የኃይል መቀየሪያዎችን መጠን፣ ክብደት እና ዋጋ በመቀነስ በተለይም እንደ አቪዬሽን፣ ወታደራዊ እና የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ባሉ ትርፋማ የገበያ ክፍሎች የበለጠ ተወዳዳሪ እንዲሆኑ እያገዟቸው ነው።

የሲሲ ሞስፌትስ (SiC MOSFETs) በአነስተኛ ክፍሎች ላይ በተመሰረቱ ዲዛይኖች ውስጥ የተሻለ የኃይል ቆጣቢነትን የማግኘት ችሎታ ስላላቸው ለቀጣዩ ትውልድ የኃይል ልወጣ መሳሪያዎች እድገት ወሳኝ ሚና ይጫወታሉ። ይህ ለውጥ መሐንዲሶች በባህላዊ መንገድ የኃይል ኤሌክትሮኒክስን ለመፍጠር የሚያገለግሉ አንዳንድ የዲዛይን እና የሙከራ ቴክኒኮችን እንደገና እንዲመለከቱ ይጠይቃል።

ጥብቅ የምርመራ ፍላጎት እየጨመረ ነው

የSiC እና GaN መሳሪያዎችን አቅም ሙሉ በሙሉ ለመረዳት፣ ቅልጥፍናን እና አስተማማኝነትን ለማሻሻል በሚቀያየርበት ጊዜ ትክክለኛ መለኪያዎች ያስፈልጋሉ። የSiC እና GaN ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች የሙከራ ሂደቶች የእነዚህን መሳሪያዎች ከፍተኛ የአሠራር ድግግሞሾች እና ቮልቴጆች ግምት ውስጥ ማስገባት አለባቸው።

እንደ የዘፈቀደ የተግባር ማመንጫዎች (AFGs)፣ ኦሲሎስኮፖች፣ የምንጭ መለኪያ ክፍል (SMU) መሳሪያዎች እና የፓራሜትር ተንታኞች ያሉ የሙከራ እና የመለኪያ መሳሪያዎች ልማት የኃይል ዲዛይን መሐንዲሶች የበለጠ ኃይለኛ ውጤቶችን በፍጥነት እንዲያገኙ እየረዳቸው ነው። ይህ የመሳሪያዎች ማሻሻል የዕለት ተዕለት ተግዳሮቶችን እንዲቋቋሙ እየረዳቸው ነው። “የመቀየሪያ ኪሳራዎችን መቀነስ ለኃይል መሳሪያዎች መሐንዲሶች ትልቅ ፈተና ነው” ሲሉ በቴክ/ጊሺሊ የኃይል አቅርቦት ግብይት ኃላፊ ጆናታን ተከር ተናግረዋል። እነዚህ ዲዛይኖች ወጥነትን ለማረጋገጥ በጥብቅ መለካት አለባቸው። ከዋና ዋና የመለኪያ ዘዴዎች አንዱ ድርብ የልብ ምት ሙከራ (DPT) ይባላል፣ ይህም የMOSFETs ወይም የIGBT የኃይል መሳሪያዎች የመቀየሪያ መለኪያዎችን ለመለካት መደበኛ ዘዴ ነው።

የሲሲ ሴሚኮንዳክተር ድርብ የልብ ምት ሙከራን ለማከናወን ማዋቀር የሚከተሉትን ያካትታል፡ የMOSFET ፍርግርግ ለማሽከርከር የተግባር ጀነሬተር፤ VDS እና ID ለመለካት ኦሲሎስኮፕ እና የትንታኔ ሶፍትዌር። ከድርብ የልብ ምት ሙከራ በተጨማሪ፣ ማለትም ከወረዳ ደረጃ ሙከራ በተጨማሪ፣ የቁሳቁስ ደረጃ ሙከራ፣ የክፍል ደረጃ ሙከራ እና የስርዓት ደረጃ ሙከራ አሉ። በሙከራ መሳሪያዎች ውስጥ የተደረጉ ፈጠራዎች በሁሉም የህይወት ዑደት ደረጃዎች ላይ ያሉ የዲዛይን መሐንዲሶች ጥብቅ የዲዛይን መስፈርቶችን በተመጣጣኝ ዋጋ የሚያሟሉ የኃይል ልወጣ መሳሪያዎችን እንዲያገኙ አስችሏቸዋል።

ከኃይል ማመንጫ እስከ ኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ድረስ ለዋና ተጠቃሚ መሳሪያዎች አዳዲስ የቴክኖሎጂ ፍላጎቶችን እና የቁጥጥር ለውጦችን ለመመለስ መሳሪያዎችን ለማረጋገጫ ዝግጁ መሆን በኃይል ኤሌክትሮኒክስ ላይ የሚሰሩ ኩባንያዎች እሴት በሚጨምር ፈጠራ ላይ እንዲያተኩሩ እና ለወደፊት እድገት መሰረት እንዲጥሉ ያስችላቸዋል።