Трэцяе пакаленне паўправаднікоў, прадстаўленае нітрыдам галію (GaN) і карбідам крэмнію (SiC), хутка развівалася дзякуючы сваім выдатным уласцівасцям. Аднак, як дакладна вымераць параметры і характарыстыкі гэтых прылад, каб раскрыць іх патэнцыял і аптымізаваць іх эфектыўнасць і надзейнасць, патрабуе высокадакладнага вымяральнага абсталявання і прафесійных метадаў.
Новае пакаленне матэрыялаў з шырокай забароненай зонай (WBG), прадстаўленае карбідам крэмнію (SiC) і нітрыдам галію (GaN), атрымлівае ўсё больш шырокае прымяненне. З электрычнага пункту гледжання гэтыя рэчывы бліжэй да ізалятараў, чым крэмній і іншыя тыповыя паўправадніковыя матэрыялы. Гэтыя рэчывы прызначаны для пераадолення абмежаванняў крэмнію, паколькі ён з'яўляецца матэрыялам з вузкай забароненай зонай і, такім чынам, выклікае дрэнную ўцечку электраправоднасці, якая становіцца больш выяўленай пры павышэнні тэмпературы, напружання або частаты. Лагічнай мяжой гэтай уцечкі з'яўляецца некантраляваная праводнасць, эквівалентная збою ў працы паўправадніка.
З гэтых двух матэрыялаў з шырокай забароненай зонай GaN у асноўным падыходзіць для схем нізкай і сярэдняй магутнасці, каля 1 кВ і ніжэй за 100 А. Адной з значных абласцей росту для GaN з'яўляецца яго выкарыстанне ў святлодыёдным асвятленні, але таксама расце і ў іншых нізкаэнергетычных сферах прымянення, такіх як аўтамабілі і радыёчастотная сувязь. У адрозненне ад гэтага, тэхналогіі, звязаныя з SiC, лепш развітыя, чым GaN, і лепш падыходзяць для больш магутных прымяненняў, такіх як цягавыя інвертары для электрамабіляў, перадача энергіі, буйное абсталяванне для ацяплення, вентыляцыі і кандыцыянавання паветра, а таксама прамысловыя сістэмы.
Прылады на аснове карбіду крэмнію здольныя працаваць пры больш высокіх напружаннях, больш высокіх частотах пераключэння і больш высокіх тэмпературах, чым кремніевыя МАП-транзістары. У гэтых умовах карбід крэмнію мае больш высокую прадукцыйнасць, эфектыўнасць, шчыльнасць магутнасці і надзейнасць. Гэтыя перавагі дапамагаюць распрацоўшчыкам паменшыць памеры, вагу і кошт пераўтваральнікаў магутнасці, каб зрабіць іх больш канкурэнтаздольнымі, асабліва ў прыбытковых сегментах рынку, такіх як авіяцыя, ваенныя і электрамабілі.
МАП-транзістары на аснове SiC адыгрываюць вырашальную ролю ў распрацоўцы прылад пераўтварэння энергіі наступнага пакалення дзякуючы іх здольнасці дасягаць большай энергаэфектыўнасці ў канструкцыях, заснаваных на меншых кампанентах. Гэты зрух таксама патрабуе ад інжынераў перагляду некаторых метадаў праектавання і тэсціравання, якія традыцыйна выкарыстоўваліся для стварэння сілавой электронікі.
Попыт на строгія выпрабаванні расце
Каб цалкам рэалізаваць патэнцыял прылад на аснове SiC і GaN, неабходныя дакладныя вымярэнні падчас пераключэння для аптымізацыі эфектыўнасці і надзейнасці. Працэдуры выпрабаванняў паўправадніковых прылад на аснове SiC і GaN павінны ўлічваць больш высокія рабочыя частоты і напружанні гэтых прылад.
Распрацоўка вымяральных і кантрольна-вымяральных інструментаў, такіх як генератары адвольных функцый (ГАД), асцылографы, прыборы для вымярэння крыніцы (ВСК) і аналізатары параметраў, дапамагае інжынерам-праекціроўшчыкам энергаабсталявання хутчэй дасягаць больш эфектыўных вынікаў. Гэта мадэрнізацыя абсталявання дапамагае ім спраўляцца з штодзённымі праблемамі. «Мінімізацыя страт пры пераключэнні застаецца сур'ёзнай праблемай для інжынераў энергаабсталявання», — сказаў Джонатан Такер, кіраўнік аддзела маркетынгу блокаў харчавання ў Teck/Gishili. Гэтыя канструкцыі павінны быць старанна вымераны, каб забяспечыць паслядоўнасць. Адным з ключавых метадаў вымярэння з'яўляецца падвойны імпульсны тэст (ДІП), які з'яўляецца стандартным метадам вымярэння параметраў пераключэння сілавых прылад MOSFET або IGBT.
Налада для правядзення двухімпульсных выпрабаванняў SiC паўправаднікоў уключае: функцыянальны генератар для кіравання сеткай MOSFET; асцылограф і праграмнае забеспячэнне для аналізу для вымярэння VDS і ID. Акрамя двухімпульсных выпрабаванняў, гэта значыць, акрамя выпрабаванняў на ўзроўні схемы, існуюць выпрабаванні на ўзроўні матэрыялу, кампанентаў і сістэмы. Інавацыі ў выпрабавальных інструментах дазволілі інжынерам-канструктарам на ўсіх этапах жыццёвага цыклу працаваць над прыладамі пераўтварэння энергіі, якія могуць адпавядаць строгім патрабаванням да праектавання з эканамічнай эфектыўнасцю.
Гатоўнасць сертыфікаваць абсталяванне ў адказ на змены ў заканадаўстве і новыя тэхналагічныя патрэбы ў абсталяванні канчатковых карыстальнікаў, ад вытворчасці электраэнергіі да электрамабіляў, дазваляе кампаніям, якія працуюць над сілавой электронікай, засяродзіцца на інавацыях з дабаўленай вартасцю і закласці аснову для будучага росту.
Час публікацыі: 27 сакавіка 2023 г.