Trečiosios kartos puslaidininkiai, kuriuos reprezentuoja galio nitridas (GaN) ir silicio karbidas (SiC), buvo sparčiai tobulinami dėl savo puikių savybių. Tačiau norint tiksliai išmatuoti šių prietaisų parametrus ir charakteristikas, siekiant išnaudoti jų potencialą ir optimizuoti jų efektyvumą bei patikimumą, reikia didelio tikslumo matavimo įrangos ir profesionalių metodų.
Vis plačiau naudojamos naujos kartos plačiajuostės draudžiamosios medžiagos, kurias sudaro silicio karbidas (SiC) ir galio nitridas (GaN). Elektros požiūriu šios medžiagos yra artimesnės izoliatoriams nei silicis ir kitos tipinės puslaidininkinės medžiagos. Šios medžiagos sukurtos siekiant įveikti silicio apribojimus, nes tai yra siaurajuostė medžiaga, todėl prastai skleidžia elektrinį laidumą, kuris tampa vis ryškesnis didėjant temperatūrai, įtampai ar dažniui. Loginė šio laidumo riba yra nekontroliuojamas laidumas, prilygstantis puslaidininkio veikimo gedimui.
Iš šių dviejų plataus draudžiamojo tarpo medžiagų GaN daugiausia tinka mažos ir vidutinės galios, maždaug 1 kV ir mažesnės nei 100 A, diegimo schemoms. Viena iš svarbių GaN augimo sričių yra jo naudojimas LED apšvietime, tačiau jis taip pat auga ir kitose mažos galios srityse, tokiose kaip automobilių pramonė ir radijo dažnių ryšys. Priešingai, SiC technologijos yra geriau išvystytos nei GaN ir geriau tinka didesnės galios taikymams, pavyzdžiui, elektromobilių traukos keitikliams, energijos perdavimui, didelei ŠVOK įrangai ir pramoninėms sistemoms.
SiC įtaisai gali veikti esant aukštesnei įtampai, aukštesniems perjungimo dažniams ir aukštesnei temperatūrai nei Si MOSFET tranzistoriai. Tokiomis sąlygomis SiC pasižymi didesniu našumu, efektyvumu, galios tankiu ir patikimumu. Šie pranašumai padeda projektuotojams sumažinti galios keitiklių dydį, svorį ir kainą, kad jie taptų konkurencingesni, ypač pelninguose rinkos segmentuose, tokiuose kaip aviacija, kariuomenė ir elektrinės transporto priemonės.
SiC MOSFET tranzistoriai atlieka labai svarbų vaidmenį kuriant naujos kartos galios konversijos įrenginius, nes jie gali pasiekti didesnį energijos vartojimo efektyvumą, kai projektai pagrįsti mažesniais komponentais. Šis pokytis taip pat reikalauja, kad inžinieriai persvarstytų kai kuriuos projektavimo ir bandymo metodus, tradiciškai naudojamus galios elektronikai kurti.
Griežtų bandymų poreikis auga
Norint visapusiškai išnaudoti SiC ir GaN įtaisų potencialą, perjungimo metu reikalingi tikslūs matavimai, siekiant optimizuoti efektyvumą ir patikimumą. SiC ir GaN puslaidininkinių įtaisų bandymo procedūrose reikia atsižvelgti į aukštesnius šių įtaisų veikimo dažnius ir įtampas.
Kuriant bandymų ir matavimo įrankius, tokius kaip savavališkų funkcijų generatoriai (AFG), osciloskopai, šaltinio matavimo vienetai (SMU) ir parametrų analizatoriai, energetikos inžinieriai gali greičiau pasiekti geresnių rezultatų. Šis įrangos atnaujinimas padeda jiems susidoroti su kasdieniais iššūkiais. „Perjungimo nuostolių sumažinimas išlieka pagrindiniu iššūkiu energetikos įrangos inžinieriams“, – teigė Jonathanas Tuckeris, „Teck/Gishili“ maitinimo šaltinių rinkodaros vadovas. Siekiant užtikrinti nuoseklumą, šie projektai turi būti griežtai matuojami. Vienas iš pagrindinių matavimo metodų vadinamas dvigubo impulso bandymu (DPT), kuris yra standartinis MOSFET arba IGBT maitinimo įrenginių perjungimo parametrų matavimo metodas.
SiC puslaidininkių dvigubų impulsų bandymo sąranką sudaro: funkcijų generatorius MOSFET tinkleliui valdyti; osciloskopas ir analizės programinė įranga VDS ir ID matavimui. Be dvigubų impulsų bandymų, t. y., be grandinės lygmens bandymų, atliekami medžiagų lygmens bandymai, komponentų lygmens bandymai ir sistemos lygmens bandymai. Bandymo įrankių naujovės leido projektavimo inžinieriams visuose gyvavimo ciklo etapuose dirbti kurdami galios konversijos įrenginius, kurie ekonomiškai efektyviai atitiktų griežtus projektavimo reikalavimus.
Pasirengimas sertifikuoti įrangą reaguojant į reguliavimo pokyčius ir naujus technologinius galutinių vartotojų įrangos poreikius – nuo elektros energijos gamybos iki elektrinių transporto priemonių – leidžia įmonėms, dirbančioms su galios elektronika, sutelkti dėmesį į pridėtinės vertės inovacijas ir padėti pamatus būsimam augimui.
Įrašo laikas: 2023 m. kovo 27 d.