A félvezetők harmadik generációja, amelyet a gallium-nitrid (GaN) és a szilícium-karbid (SiC) képvisel, kiváló tulajdonságaiknak köszönhetően gyorsan fejlődött. Azonban ezen eszközök paramétereinek és jellemzőinek pontos mérése a bennük rejlő lehetőségek kiaknázása, hatékonyságuk és megbízhatóságuk optimalizálása érdekében nagy pontosságú mérőberendezéseket és professzionális módszereket igényel.
A szilícium-karbid (SiC) és a gallium-nitrid (GaN) által képviselt széles tiltott sávú (WBG) anyagok új generációja egyre szélesebb körben elterjedt. Elektromos szempontból ezek az anyagok közelebb állnak a szigetelőkhöz, mint a szilícium és más tipikus félvezető anyagok. Ezeket az anyagokat úgy tervezték, hogy leküzdjék a szilícium korlátait, mivel keskeny tiltott sávú anyag, ezért gyenge elektromos vezetőképesség-szivárgást okoz, ami a hőmérséklet, a feszültség vagy a frekvencia növekedésével egyre hangsúlyosabbá válik. Ennek a szivárgásnak a logikus határa a kontrollálatlan vezetőképesség, ami egy félvezető működési hibájával egyenértékű.
E két széles tiltott sávú anyag közül a GaN főként kis és közepes teljesítményű megvalósítási sémákhoz alkalmas, körülbelül 1 kV-os és 100 A alatti feszültségszinten. A GaN egyik jelentős növekedési területe a LED-es világításban való alkalmazása, de más kis teljesítményű alkalmazásokban is, például az autóiparban és az RF kommunikációban is növekszik. Ezzel szemben a SiC-ot körülvevő technológiák fejlettebbek, mint a GaN, és jobban megfelelnek a nagyobb teljesítményű alkalmazásoknak, például az elektromos járművek vontatási invertereinek, az erőátvitelnek, a nagy HVAC-berendezéseknek és az ipari rendszereknek.
A SiC eszközök magasabb feszültségen, magasabb kapcsolási frekvencián és magasabb hőmérsékleten képesek működni, mint a Si MOSFET-ek. Ilyen körülmények között a SiC nagyobb teljesítménnyel, hatékonysággal, teljesítménysűrűséggel és megbízhatósággal rendelkezik. Ezek az előnyök segítik a tervezőket a teljesítményátalakítók méretének, súlyának és költségének csökkentésében, hogy versenyképesebbek legyenek, különösen az olyan jövedelmező piaci szegmensekben, mint a repülés, a katonai ipar és az elektromos járművek.
A SiC MOSFET-ek kulcsszerepet játszanak a következő generációs teljesítményátalakító eszközök fejlesztésében, mivel kisebb alkatrészekre épülő kialakításukban nagyobb energiahatékonyságot tudnak elérni. Az elmozdulás azt is megköveteli a mérnököktől, hogy újragondolják a teljesítményelektronika fejlesztéséhez hagyományosan használt tervezési és tesztelési technikák egy részét.
Egyre nagyobb az igény a szigorú tesztelésre
A SiC és GaN eszközökben rejlő lehetőségek teljes kiaknázásához pontos mérésekre van szükség a kapcsolási műveletek során a hatékonyság és a megbízhatóság optimalizálása érdekében. A SiC és GaN félvezető eszközök vizsgálati eljárásainak figyelembe kell venniük ezen eszközök magasabb üzemi frekvenciáit és feszültségeit.
Az olyan teszt- és mérőeszközök fejlesztése, mint az önkényes függvénygenerátorok (AFG), oszcilloszkópok, forrásmérő egységek (SMU) és paraméteranalizátorok, segítik az energiatervező mérnököket abban, hogy gyorsabban érjenek el erősebb eredményeket. A berendezések korszerűsítése segít nekik megbirkózni a mindennapi kihívásokkal. „A kapcsolási veszteségek minimalizálása továbbra is nagy kihívást jelent az energiaberendezés-mérnökök számára” – mondta Jonathan Tucker, a Teck/Gishili tápegység-marketing vezetője. Ezeket a terveket szigorúan mérni kell a következetesség biztosítása érdekében. Az egyik kulcsfontosságú mérési technika a kettős impulzusos teszt (DPT), amely a MOSFET-ek vagy IGBT teljesítményeszközök kapcsolási paramétereinek mérésére szolgáló standard módszer.
A SiC félvezető kettős impulzusos tesztelésének beállítási elemei: függvénygenerátor a MOSFET rács meghajtásához; oszcilloszkóp és elemző szoftver a VDS és az ID mérésére. A kettős impulzusos tesztelés mellett, azaz az áramköri szintű tesztelés mellett, anyagszintű, alkatrészszintű és rendszerszintű tesztelés is létezik. A teszteszközök innovációi lehetővé tették a tervezőmérnökök számára, hogy az életciklus minden szakaszában olyan teljesítményátalakító eszközök kidolgozására dolgozzanak, amelyek költséghatékonyan képesek megfelelni a szigorú tervezési követelményeknek.
A berendezések tanúsítására való felkészülés a szabályozási változásokra és a végfelhasználói berendezések új technológiai igényeire reagálva, az energiatermeléstől az elektromos járművekig, lehetővé teszi a teljesítményelektronikával foglalkozó vállalatok számára, hogy a hozzáadott értékű innovációra összpontosítsanak, és megalapozzák a jövőbeni növekedést.
Közzététel ideje: 2023. márc. 27.