Կիսահաղորդիչների երրորդ սերունդը, որոնք ներկայացված են գալիումի նիտրիդով (GaN) և սիլիցիումի կարբիդով (SiC), արագ զարգացել են իրենց գերազանց հատկությունների շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, այս սարքերի պարամետրերն ու բնութագրերը ճշգրիտ չափելու համար՝ դրանց ներուժն օգտագործելու և արդյունավետությունն ու հուսալիությունը օպտիմալացնելու համար, անհրաժեշտ են բարձր ճշգրտության չափիչ սարքավորումներ և մասնագիտական մեթոդներ:
Սիլիցիումի կարբիդի (SiC) և գալիումի նիտրիդի (GaN) կողմից ներկայացված լայն գոտիական բացվածքի (WBG) նյութերի նոր սերունդը ավելի ու ավելի լայնորեն է օգտագործվում: Էլեկտրական առումով այս նյութերը ավելի մոտ են մեկուսիչներին, քան սիլիցիումը և այլ տիպիկ կիսահաղորդչային նյութերը: Այս նյութերը նախատեսված են սիլիցիումի սահմանափակումները հաղթահարելու համար, քանի որ այն նեղ գոտիական բացվածք ունեցող նյութ է և, հետևաբար, առաջացնում է էլեկտրահաղորդականության թույլ արտահոսք, որն ավելի ցայտուն է դառնում ջերմաստիճանի, լարման կամ հաճախականության բարձրացման հետ մեկտեղ: Այս արտահոսքի տրամաբանական սահմանը անվերահսկելի հաղորդունակությունն է, որը համարժեք է կիսահաղորդչի շահագործման խափանմանը:
Այս երկու լայն գոտիական բացվածք ունեցող նյութերից GaN-ը հիմնականում հարմար է ցածր և միջին հզորության իրականացման սխեմաների համար՝ մոտ 1 կՎ և 100 Ա-ից ցածր: GaN-ի զգալի աճի ոլորտներից մեկը դրա օգտագործումն է LED լուսավորության մեջ, ինչպես նաև այլ ցածր հզորության կիրառություններում, ինչպիսիք են ավտոմոբիլային և ռադիոհաճախականության կապը: Ի տարբերություն դրա, SiC-ին առնչվող տեխնոլոգիաները ավելի լավ զարգացած են, քան GaN-ը, և ավելի հարմար են բարձր հզորության կիրառությունների համար, ինչպիսիք են էլեկտրական մեքենաների քարշակման ինվերտորները, հզորության փոխանցումը, խոշոր HVAC սարքավորումները և արդյունաբերական համակարգերը:
SiC սարքերը կարող են աշխատել ավելի բարձր լարումների, ավելի բարձր միացման հաճախականությունների և ավելի բարձր ջերմաստիճանների պայմաններում, քան Si MOSFET-ները: Այս պայմաններում SiC-ն ունի ավելի բարձր արտադրողականություն, արդյունավետություն, հզորության խտություն և հուսալիություն: Այս առավելությունները օգնում են նախագծողներին կրճատել հզորության փոխարկիչների չափսերը, քաշը և արժեքը՝ դրանք ավելի մրցունակ դարձնելով, հատկապես շահութաբեր շուկայի այնպիսի հատվածներում, ինչպիսիք են ավիացիան, ռազմական և էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները:
SiC MOSFET-ները կարևոր դեր են խաղում հաջորդ սերնդի հզորության փոխակերպման սարքերի մշակման գործում՝ փոքր բաղադրիչների վրա հիմնված նախագծերում ավելի մեծ էներգաարդյունավետության հասնելու իրենց ունակության շնորհիվ: Այս փոփոխությունը նաև պահանջում է, որ ինժեներները վերանայեն էներգետիկ էլեկտրոնիկա ստեղծելու համար ավանդաբար օգտագործվող որոշ նախագծման և փորձարկման տեխնիկաներ:
Խիստ թեստավորման պահանջարկը մեծանում է
SiC և GaN սարքերի ներուժը լիովին իրացնելու համար անհրաժեշտ են ճշգրիտ չափումներ անջատման գործողության ընթացքում՝ արդյունավետությունն ու հուսալիությունը օպտիմալացնելու համար: SiC և GaN կիսահաղորդչային սարքերի փորձարկման ընթացակարգերը պետք է հաշվի առնեն այդ սարքերի ավելի բարձր աշխատանքային հաճախականությունները և լարումները:
Փորձարկման և չափման գործիքների, ինչպիսիք են կամայական ֆունկցիաների գեներատորները (AFG), օսցիլոսկոպները, աղբյուրի չափման միավորի (SMU) գործիքները և պարամետրերի վերլուծիչները, մշակումը օգնում է էներգիայի նախագծման ինժեներներին ավելի արագ հասնել ավելի հզոր արդյունքների: Սարքավորումների այս արդիականացումը օգնում է նրանց հաղթահարել առօրյա մարտահրավերները: «Անջատման կորուստների նվազագույնի հասցնելը մնում է էներգետիկ սարքավորումների ինժեներների համար մեծ մարտահրավեր», - ասաց Ջոնաթան Թաքերը, Teck/Gishili-ի էլեկտրամատակարարման մարքեթինգի ղեկավարը: Այս նախագծերը պետք է խստորեն չափվեն՝ հետևողականությունն ապահովելու համար: Չափման հիմնական մեթոդներից մեկը կոչվում է կրկնակի իմպուլսային թեստ (DPT), որը MOSFET-ների կամ IGBT հզորության սարքերի անջատման պարամետրերը չափելու ստանդարտ մեթոդ է:
SiC կիսահաղորդչային կրկնակի իմպուլսային թեստավորման կարգաբերումը ներառում է. ֆունկցիայի գեներատոր՝ MOSFET ցանցը վարելու համար, օսցիլոսկոպ և վերլուծական ծրագիր՝ VDS-ը և ID-ն չափելու համար: Երկակի իմպուլսային թեստավորումից բացի, այսինքն՝ սխեմայի մակարդակի թեստավորումից բացի, կան նաև նյութի մակարդակի թեստավորում, բաղադրիչի մակարդակի թեստավորում և համակարգի մակարդակի թեստավորում: Փորձարկման գործիքների նորարարությունները հնարավորություն են տվել նախագծող ինժեներներին կյանքի ցիկլի բոլոր փուլերում աշխատել հզորության փոխակերպման սարքերի վրա, որոնք կարող են ծախսարդյունավետ կերպով բավարարել խիստ նախագծային պահանջները:
Կարգավորող փոփոխությունների և վերջնական օգտագործողի սարքավորումների նոր տեխնոլոգիական կարիքների՝ սկսած էներգիայի արտադրությունից մինչև էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներ, հավաստագրելու պատրաստ լինելը թույլ է տալիս էներգետիկ էլեկտրոնիկայի ոլորտում աշխատող ընկերություններին կենտրոնանալ արժեք ավելացնող նորարարության վրա և հիմք դնել ապագա աճի համար։
Հրապարակման ժամանակը. Մարտի 27-2023