Kolmanda põlvkonna pooljuhid, mida esindavad galliumnitriid (GaN) ja ränikarbiid (SiC), on oma suurepäraste omaduste tõttu kiiresti arenenud. Kuid nende seadmete parameetrite ja omaduste täpne mõõtmine, et ära kasutada nende potentsiaali ning optimeerida nende efektiivsust ja töökindlust, nõuab ülitäpseid mõõteseadmeid ja professionaalseid meetodeid.
Uue põlvkonna laia keelutsooniga (WBG) materjalid, mida esindavad ränikarbiid (SiC) ja galliumnitriid (GaN), leiavad üha laialdasemat kasutamist. Elektriliselt on need ained isolaatoritele lähemal kui räni ja muud tüüpilised pooljuhtmaterjalid. Need ained on loodud räni piirangute ületamiseks, kuna tegemist on kitsa keelutsooniga materjaliga ja seetõttu põhjustab see elektrijuhtivuse nõrka leket, mis muutub temperatuuri, pinge või sageduse tõustes üha ilmsemaks. Selle lekke loogiline piir on kontrollimatu juhtivus, mis on samaväärne pooljuhi töörikkega.
Nendest kahest laia keelutsooni materjalist sobib GaN peamiselt väikese ja keskmise võimsusega rakenduste skeemideks, umbes 1 kV ja alla 100 A. Üks GaN-i oluline kasvuvaldkond on selle kasutamine LED-valgustuses, aga see kasvab ka muudes väikese energiatarbega rakendustes, näiteks autotööstuses ja raadiosageduslikus sides. Seevastu SiC-ga seotud tehnoloogiad on GaN-ist paremini arenenud ja sobivad paremini suurema võimsusega rakendusteks, nagu elektriautode veojõu inverterid, jõuülekanne, suured HVAC-seadmed ja tööstussüsteemid.
SiC-seadmed on võimelised töötama kõrgematel pingetel, kõrgematel lülitussagedustel ja kõrgematel temperatuuridel kui Si MOSFET-id. Nendes tingimustes on SiC-l suurem jõudlus, efektiivsus, võimsustihedus ja töökindlus. Need eelised aitavad disaineritel vähendada võimsusmuundurite suurust, kaalu ja maksumust, et muuta need konkurentsivõimelisemaks, eriti tulusates turusegmentides, nagu lennundus, sõjavägi ja elektrisõidukid.
SiC MOSFETidel on järgmise põlvkonna võimsusmuundurite väljatöötamisel oluline roll, kuna need suudavad saavutada väiksematel komponentidel põhinevate konstruktsioonide puhul suuremat energiatõhusust. See nihe nõuab inseneridelt ka mõnede traditsiooniliselt võimsuselektroonika loomisel kasutatud projekteerimis- ja testimistehnikate ülevaatamist.
Nõudlus range testimise järele kasvab
SiC- ja GaN-seadmete potentsiaali täielikuks realiseerimiseks on lülitusoperatsioonide ajal vaja teha täpseid mõõtmisi, et optimeerida efektiivsust ja töökindlust. SiC- ja GaN-pooljuhtseadmete testimisprotseduurid peavad arvestama nende seadmete kõrgemate töösageduste ja -pingetega.
Testimis- ja mõõtmisvahendite, näiteks suvaliste funktsioonide generaatorite (AFG), ostsilloskoopide, lähtemõõteseadmete (SMU) ja parameetrianalüsaatorite väljatöötamine aitab energiaprojekteerimise inseneridel kiiremini saavutada võimsamaid tulemusi. See seadmete täiustamine aitab neil toime tulla igapäevaste väljakutsetega. „Lülituskadude minimeerimine on energiaseadmete inseneride jaoks endiselt suur väljakutse,“ ütles Jonathan Tucker, Teck/Gishili toiteallikate turundusjuht. Neid konstruktsioone tuleb järjepidevuse tagamiseks rangelt mõõta. Üks peamisi mõõtmistehnikaid on nn topeltimpulsstest (DPT), mis on standardmeetod MOSFET- või IGBT-toiteseadmete lülitusparameetrite mõõtmiseks.
SiC pooljuhtide kahekordse impulsiga testimise seadistus sisaldab: funktsioonigeneraatorit MOSFET-võrgu juhtimiseks; ostsilloskoopi ja analüüsitarkvara VDS-i ja ID mõõtmiseks. Lisaks kahekordse impulsiga testimisele, st lisaks vooluringi tasemel testimisele, on olemas ka materjali tasemel testimine, komponendi tasemel testimine ja süsteemi tasemel testimine. Testimisvahendite uuendused on võimaldanud projekteerimisinseneridel elutsükli kõigis etappides töötada võimsusmuundusseadmete kallal, mis suudavad kulutõhusalt vastata rangetele projekteerimisnõuetele.
Valmisolek sertifitseerida seadmeid vastavalt regulatiivsetele muudatustele ja uutele tehnoloogilistele vajadustele lõpptarbija seadmete osas, alates energiatootmisest kuni elektriautodeni, võimaldab jõuelektroonikaga tegelevatel ettevõtetel keskenduda lisaväärtust loovale innovatsioonile ja luua alus edasiseks kasvuks.
Postituse aeg: 27. märts 2023