गैलियम नाइट्राइड (GaN) और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) जैसे अर्धचालकों की तीसरी पीढ़ी का उत्कृष्ट गुणों के कारण तेजी से विकास हुआ है। हालांकि, इन उपकरणों की क्षमता का अधिकतम उपयोग करने और उनकी दक्षता एवं विश्वसनीयता को अनुकूलित करने के लिए इनके मापदंडों और विशेषताओं को सटीक रूप से मापना उच्च परिशुद्धता वाले मापन उपकरणों और पेशेवर विधियों की आवश्यकता है।
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) और गैलियम नाइट्राइड (GaN) जैसे नए पीढ़ी के वाइड बैंड गैप (WBG) पदार्थों का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। विद्युत रूप से, ये पदार्थ सिलिकॉन और अन्य सामान्य अर्धचालक पदार्थों की तुलना में कुचालक के अधिक निकट हैं। इन पदार्थों को सिलिकॉन की सीमाओं को दूर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, क्योंकि सिलिकॉन एक संकीर्ण बैंड-गैप पदार्थ है और इसलिए विद्युत चालकता का रिसाव कम होता है, जो तापमान, वोल्टेज या आवृत्ति बढ़ने पर और भी स्पष्ट हो जाता है। इस रिसाव की तार्किक सीमा अनियंत्रित चालकता है, जो एक अर्धचालक की कार्य विफलता के बराबर है।
इन दो उच्च बैंड गैप वाली सामग्रियों में से, GaN मुख्य रूप से कम और मध्यम शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, लगभग 1 kV और 100 A से कम। GaN के विकास का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र LED प्रकाश व्यवस्था में इसका उपयोग है, लेकिन ऑटोमोटिव और RF संचार जैसे अन्य कम शक्ति वाले अनुप्रयोगों में भी इसका उपयोग बढ़ रहा है। इसके विपरीत, SiC से संबंधित प्रौद्योगिकियां GaN की तुलना में अधिक विकसित हैं और इलेक्ट्रिक वाहन ट्रैक्शन इनवर्टर, पावर ट्रांसमिशन, बड़े HVAC उपकरण और औद्योगिक प्रणालियों जैसे उच्च शक्ति वाले अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हैं।
SiC उपकरण Si MOSFETs की तुलना में उच्च वोल्टेज, उच्च स्विचिंग आवृत्ति और उच्च तापमान पर कार्य करने में सक्षम हैं। इन परिस्थितियों में, SiC का प्रदर्शन, दक्षता, पावर घनत्व और विश्वसनीयता बेहतर होती है। इन लाभों के कारण डिज़ाइनर पावर कन्वर्टर्स के आकार, वजन और लागत को कम कर पा रहे हैं, जिससे वे अधिक प्रतिस्पर्धी बन सकें, विशेष रूप से विमानन, सैन्य और इलेक्ट्रिक वाहनों जैसे लाभदायक बाज़ार क्षेत्रों में।
SiC MOSFETs अगली पीढ़ी के पावर कन्वर्जन उपकरणों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, क्योंकि इनमें छोटे घटकों पर आधारित डिज़ाइनों में अधिक ऊर्जा दक्षता प्राप्त करने की क्षमता होती है। इस बदलाव के लिए इंजीनियरों को पावर इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने में पारंपरिक रूप से उपयोग की जाने वाली कुछ डिज़ाइन और परीक्षण तकनीकों पर भी पुनर्विचार करना होगा।
कठोर परीक्षण की मांग बढ़ रही है।
SiC और GaN उपकरणों की पूरी क्षमता का लाभ उठाने के लिए, दक्षता और विश्वसनीयता को अनुकूलित करने हेतु स्विचिंग ऑपरेशन के दौरान सटीक माप आवश्यक हैं। SiC और GaN अर्धचालक उपकरणों के परीक्षण प्रक्रियाओं में इन उपकरणों की उच्च परिचालन आवृत्तियों और वोल्टेज को ध्यान में रखना चाहिए।
आर्बिट्ररी फंक्शन जेनरेटर (AFG), ऑसिलोस्कोप, सोर्स मेजरमेंट यूनिट (SMU) उपकरण और पैरामीटर एनालाइजर जैसे परीक्षण और मापन उपकरणों के विकास से पावर डिजाइन इंजीनियरों को अधिक शक्तिशाली परिणाम तेजी से प्राप्त करने में मदद मिल रही है। उपकरणों का यह उन्नयन उन्हें दैनिक चुनौतियों से निपटने में सहायता कर रहा है। टेक/गिशिली में पावर सप्लाई मार्केटिंग के प्रमुख जोनाथन टकर ने कहा, "स्विचिंग हानियों को कम करना पावर उपकरण इंजीनियरों के लिए एक प्रमुख चुनौती बनी हुई है।" इन डिजाइनों की निरंतरता सुनिश्चित करने के लिए इनका सटीक मापन आवश्यक है। प्रमुख मापन तकनीकों में से एक को डबल पल्स टेस्ट (DPT) कहा जाता है, जो MOSFET या IGBT पावर उपकरणों के स्विचिंग मापदंडों को मापने की मानक विधि है।
SiC सेमीकंडक्टर डबल पल्स टेस्ट करने के लिए आवश्यक उपकरण हैं: MOSFET ग्रिड को चलाने के लिए फंक्शन जनरेटर; VDS और ID मापने के लिए ऑसिलोस्कोप और विश्लेषण सॉफ्टवेयर। डबल पल्स टेस्टिंग के अलावा, यानी सर्किट स्तर की टेस्टिंग के अतिरिक्त, मटेरियल स्तर की टेस्टिंग, कंपोनेंट स्तर की टेस्टिंग और सिस्टम स्तर की टेस्टिंग भी की जाती है। टेस्ट टूल्स में नवाचारों ने डिजाइन इंजीनियरों को जीवनचक्र के सभी चरणों में ऐसे पावर कन्वर्जन डिवाइस बनाने में सक्षम बनाया है जो लागत प्रभावी तरीके से सख्त डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकें।
बिजली उत्पादन से लेकर इलेक्ट्रिक वाहनों तक, अंतिम उपयोगकर्ता उपकरणों के लिए नियामक परिवर्तनों और नई तकनीकी आवश्यकताओं के जवाब में उपकरणों को प्रमाणित करने के लिए तैयार रहने से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स पर काम करने वाली कंपनियों को मूल्यवर्धित नवाचार पर ध्यान केंद्रित करने और भविष्य के विकास की नींव रखने में मदद मिलती है।
पोस्ट करने का समय: 27 मार्च 2023