ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN) અને સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) દ્વારા રજૂ કરાયેલા સેમિકન્ડક્ટર્સની ત્રીજી પેઢી, તેમના ઉત્તમ ગુણધર્મોને કારણે ઝડપથી વિકસિત થઈ છે. જો કે, આ ઉપકરણોના પરિમાણો અને લાક્ષણિકતાઓને સચોટ રીતે કેવી રીતે માપવા જેથી તેમની ક્ષમતાનો ઉપયોગ કરી શકાય અને તેમની કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતાને શ્રેષ્ઠ બનાવી શકાય તે માટે ઉચ્ચ-ચોકસાઇ માપન સાધનો અને વ્યાવસાયિક પદ્ધતિઓની જરૂર પડે છે.
સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) અને ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN) દ્વારા રજૂ થતી નવી પેઢીની વાઇડ બેન્ડ ગેપ (WBG) સામગ્રીનો ઉપયોગ વધુને વધુ થઈ રહ્યો છે. વિદ્યુત રીતે, આ પદાર્થો સિલિકોન અને અન્ય લાક્ષણિક સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી કરતાં ઇન્સ્યુલેટરની નજીક છે. આ પદાર્થો સિલિકોનની મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે રચાયેલ છે કારણ કે તે એક સાંકડી બેન્ડ-ગેપ સામગ્રી છે અને તેથી વિદ્યુત વાહકતાના નબળા લિકેજનું કારણ બને છે, જે તાપમાન, વોલ્ટેજ અથવા આવર્તન વધતાં વધુ સ્પષ્ટ થાય છે. આ લિકેજની તાર્કિક મર્યાદા અનિયંત્રિત વાહકતા છે, જે સેમિકન્ડક્ટર ઓપરેટિંગ નિષ્ફળતા સમાન છે.
આ બે પહોળા બેન્ડ ગેપ મટિરિયલ્સમાંથી, GaN મુખ્યત્વે ઓછી અને મધ્યમ પાવર અમલીકરણ યોજનાઓ માટે યોગ્ય છે, લગભગ 1 kV અને 100 A થી ઓછી. GaN માટે એક નોંધપાત્ર વિકાસ ક્ષેત્ર LED લાઇટિંગમાં તેનો ઉપયોગ છે, પરંતુ ઓટોમોટિવ અને RF કોમ્યુનિકેશન જેવા અન્ય ઓછી-પાવર ઉપયોગોમાં પણ તેનો વિકાસ થઈ રહ્યો છે. તેનાથી વિપરીત, SiC ની આસપાસની તકનીકો GaN કરતાં વધુ સારી રીતે વિકસિત છે અને ઇલેક્ટ્રિક વાહન ટ્રેક્શન ઇન્વર્ટર, પાવર ટ્રાન્સમિશન, મોટા HVAC સાધનો અને ઔદ્યોગિક સિસ્ટમો જેવા ઉચ્ચ પાવર એપ્લિકેશનો માટે વધુ યોગ્ય છે.
SiC ઉપકરણો Si MOSFETs કરતાં વધુ વોલ્ટેજ, ઉચ્ચ સ્વિચિંગ ફ્રીક્વન્સી અને ઉચ્ચ તાપમાને કાર્ય કરવા સક્ષમ છે. આ પરિસ્થિતિઓમાં, SiC માં ઉચ્ચ પ્રદર્શન, કાર્યક્ષમતા, પાવર ઘનતા અને વિશ્વસનીયતા છે. આ ફાયદાઓ ડિઝાઇનર્સને પાવર કન્વર્ટરના કદ, વજન અને કિંમત ઘટાડવામાં મદદ કરી રહ્યા છે જેથી તેમને વધુ સ્પર્ધાત્મક બનાવી શકાય, ખાસ કરીને ઉડ્ડયન, લશ્કરી અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો જેવા આકર્ષક બજાર વિભાગોમાં.
નાના ઘટકો પર આધારિત ડિઝાઇનમાં વધુ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવાની તેમની ક્ષમતાને કારણે, SiC MOSFETs આગામી પેઢીના પાવર કન્વર્ઝન ઉપકરણોના વિકાસમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ પરિવર્તન માટે એન્જિનિયરોને પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બનાવવા માટે પરંપરાગત રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી કેટલીક ડિઝાઇન અને પરીક્ષણ તકનીકોની સમીક્ષા કરવાની પણ જરૂર છે.
સખત પરીક્ષણની માંગ વધી રહી છે
SiC અને GaN ઉપકરણોની સંભવિતતાને સંપૂર્ણ રીતે સમજવા માટે, કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતાને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે સ્વિચિંગ કામગીરી દરમિયાન ચોક્કસ માપન જરૂરી છે. SiC અને GaN સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટેની પરીક્ષણ પ્રક્રિયાઓમાં આ ઉપકરણોની ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સીઝ અને વોલ્ટેજ ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.
ટેસ્ટ અને માપન સાધનોનો વિકાસ, જેમ કે મનસ્વી ફંક્શન જનરેટર (AFGs), ઓસિલોસ્કોપ, સોર્સ મેઝરમેન્ટ યુનિટ (SMU) ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ અને પેરામીટર એનાલિઝર્સ, પાવર ડિઝાઇન એન્જિનિયરોને વધુ ઝડપથી વધુ શક્તિશાળી પરિણામો પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરી રહ્યા છે. સાધનોનું આ અપગ્રેડિંગ તેમને દૈનિક પડકારોનો સામનો કરવામાં મદદ કરી રહ્યું છે. "પાવર ઇક્વિપમેન્ટ એન્જિનિયરો માટે સ્વિચિંગ નુકસાન ઘટાડવું એ એક મોટો પડકાર છે," ટેક/ગીશિલી ખાતે પાવર સપ્લાય માર્કેટિંગના વડા જોનાથન ટકરે જણાવ્યું હતું. સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે આ ડિઝાઇનને સખત રીતે માપવા આવશ્યક છે. મુખ્ય માપન તકનીકોમાંની એકને ડબલ પલ્સ ટેસ્ટ (DPT) કહેવામાં આવે છે, જે MOSFETs અથવા IGBT પાવર ડિવાઇસના સ્વિચિંગ પરિમાણોને માપવા માટેની પ્રમાણભૂત પદ્ધતિ છે.
SiC સેમિકન્ડક્ટર ડબલ પલ્સ ટેસ્ટ કરવા માટેના સેટઅપમાં શામેલ છે: MOSFET ગ્રીડ ચલાવવા માટે ફંક્શન જનરેટર; VDS અને ID માપવા માટે ઓસિલોસ્કોપ અને વિશ્લેષણ સોફ્ટવેર. ડબલ-પલ્સ ટેસ્ટિંગ ઉપરાંત, એટલે કે, સર્કિટ લેવલ ટેસ્ટિંગ ઉપરાંત, મટીરીયલ લેવલ ટેસ્ટિંગ, કમ્પોનન્ટ લેવલ ટેસ્ટિંગ અને સિસ્ટમ લેવલ ટેસ્ટિંગ પણ છે. ટેસ્ટ ટૂલ્સમાં નવીનતાઓએ જીવનચક્રના તમામ તબક્કામાં ડિઝાઇન એન્જિનિયરોને પાવર કન્વર્ઝન ડિવાઇસ તરફ કામ કરવા સક્ષમ બનાવ્યા છે જે કડક ડિઝાઇન જરૂરિયાતોને ખર્ચ-અસરકારક રીતે પૂર્ણ કરી શકે છે.
નિયમનકારી ફેરફારો અને વીજ ઉત્પાદનથી લઈને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો સુધીના અંતિમ-વપરાશકર્તા સાધનો માટેની નવી તકનીકી જરૂરિયાતોના પ્રતિભાવમાં સાધનોને પ્રમાણિત કરવા માટે તૈયાર રહેવાથી, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ પર કામ કરતી કંપનીઓને મૂલ્યવર્ધિત નવીનતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવાની અને ભવિષ્યના વિકાસ માટે પાયો નાખવાની મંજૂરી મળે છે.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-27-2023