Semikonduktor generasi ketiga, yang diwakili oleh galium nitrida (GaN) dan silikon karbida (SiC), telah berkembang pesat karena sifat-sifatnya yang luar biasa. Namun, cara mengukur parameter dan karakteristik perangkat ini secara akurat untuk memanfaatkan potensinya dan mengoptimalkan efisiensi dan keandalannya memerlukan peralatan pengukuran presisi tinggi dan metode profesional.
Generasi baru material wide band gap (WBG) yang diwakili oleh silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN) semakin banyak digunakan. Secara elektrik, zat-zat ini lebih dekat dengan isolator daripada silikon dan material semikonduktor umum lainnya. Zat-zat ini dirancang untuk mengatasi keterbatasan silikon karena merupakan material band gap yang sempit dan karenanya menyebabkan kebocoran konduktivitas listrik yang buruk, yang menjadi lebih jelas saat suhu, tegangan, atau frekuensi meningkat. Batas logis untuk kebocoran ini adalah konduktivitas yang tidak terkendali, yang setara dengan kegagalan pengoperasian semikonduktor.
Dari kedua material dengan celah pita lebar ini, GaN terutama cocok untuk skema implementasi daya rendah dan sedang, sekitar 1 kV dan di bawah 100 A. Satu area pertumbuhan signifikan untuk GaN adalah penggunaannya dalam pencahayaan LED, tetapi juga tumbuh dalam penggunaan daya rendah lainnya seperti otomotif dan komunikasi RF. Sebaliknya, teknologi di sekitar SiC lebih berkembang daripada GaN dan lebih cocok untuk aplikasi daya yang lebih tinggi seperti inverter traksi kendaraan listrik, transmisi daya, peralatan HVAC besar, dan sistem industri.
Perangkat SiC mampu beroperasi pada tegangan yang lebih tinggi, frekuensi switching yang lebih tinggi, dan suhu yang lebih tinggi daripada MOSFET Si. Dalam kondisi ini, SiC memiliki kinerja, efisiensi, kepadatan daya, dan keandalan yang lebih tinggi. Keunggulan ini membantu para perancang mengurangi ukuran, berat, dan biaya konverter daya agar lebih kompetitif, terutama di segmen pasar yang menguntungkan seperti penerbangan, militer, dan kendaraan listrik.
MOSFET SiC memainkan peran penting dalam pengembangan perangkat konversi daya generasi berikutnya karena kemampuannya untuk mencapai efisiensi energi yang lebih besar dalam desain yang didasarkan pada komponen yang lebih kecil. Pergeseran ini juga mengharuskan para insinyur untuk meninjau kembali beberapa teknik desain dan pengujian yang secara tradisional digunakan untuk membuat elektronika daya.
Permintaan untuk pengujian yang ketat semakin meningkat
Untuk sepenuhnya merealisasikan potensi perangkat SiC dan GaN, diperlukan pengukuran yang tepat selama operasi pengalihan untuk mengoptimalkan efisiensi dan keandalan. Prosedur pengujian untuk perangkat semikonduktor SiC dan GaN harus memperhitungkan frekuensi dan tegangan operasi yang lebih tinggi dari perangkat ini.
Pengembangan alat uji dan pengukuran, seperti generator fungsi arbitrer (AFG), osiloskop, instrumen unit pengukuran sumber (SMU), dan penganalisis parameter, membantu para insinyur desain daya mencapai hasil yang lebih kuat dengan lebih cepat. Peningkatan peralatan ini membantu mereka mengatasi tantangan sehari-hari. "Meminimalkan kerugian pengalihan tetap menjadi tantangan utama bagi para insinyur peralatan daya," kata Jonathan Tucker, kepala Pemasaran Catu Daya di Teck/Gishili. Desain ini harus diukur secara ketat untuk memastikan konsistensi. Salah satu teknik pengukuran utama disebut uji pulsa ganda (DPT), yang merupakan metode standar untuk mengukur parameter pengalihan MOSFET atau perangkat daya IGBT.
Pengaturan untuk melakukan uji pulsa ganda semikonduktor SiC meliputi: generator fungsi untuk menggerakkan jaringan MOSFET; Osiloskop dan perangkat lunak analisis untuk mengukur VDS dan ID. Selain pengujian pulsa ganda, yaitu, selain pengujian tingkat sirkuit, ada pengujian tingkat material, pengujian tingkat komponen, dan pengujian tingkat sistem. Inovasi dalam alat uji telah memungkinkan teknisi desain di semua tahap siklus hidup untuk bekerja menuju perangkat konversi daya yang dapat memenuhi persyaratan desain yang ketat dengan biaya yang efektif.
Bersiap untuk mensertifikasi peralatan sebagai respons terhadap perubahan regulasi dan kebutuhan teknologi baru untuk peralatan pengguna akhir, dari pembangkit listrik hingga kendaraan listrik, memungkinkan perusahaan yang bergerak di bidang elektronika daya untuk berfokus pada inovasi bernilai tambah dan meletakkan dasar bagi pertumbuhan di masa mendatang.
Waktu posting: 27-Mar-2023