Trešās paaudzes pusvadītāji, ko pārstāv gallija nitrīds (GaN) un silīcija karbīds (SiC), ir strauji attīstījušies, pateicoties to lieliskajām īpašībām. Tomēr, lai precīzi izmērītu šo ierīču parametrus un raksturlielumus, lai izmantotu to potenciālu un optimizētu to efektivitāti un uzticamību, ir nepieciešamas augstas precizitātes mērīšanas iekārtas un profesionālas metodes.
Jaunās paaudzes platjoslas spraugas (WBG) materiāli, ko pārstāv silīcija karbīds (SiC) un gallija nitrīds (GaN), kļūst arvien plašāk izmantoti. Elektriski šīs vielas ir tuvākas izolatoriem nekā silīcijs un citi tipiski pusvadītāju materiāli. Šīs vielas ir paredzētas, lai pārvarētu silīcija ierobežojumus, jo tas ir šaurjoslas materiāls un tāpēc rada sliktu elektrovadītspējas noplūdi, kas kļūst izteiktāka, palielinoties temperatūrai, spriegumam vai frekvencei. Šīs noplūdes loģiskais ierobežojums ir nekontrolēta vadītspēja, kas ir līdzvērtīga pusvadītāja darbības kļūmei.
No šiem diviem platjoslas spraugas materiāliem GaN galvenokārt ir piemērots zemas un vidējas jaudas ieviešanas shēmām, aptuveni 1 kV un zem 100 A. Viena no ievērojamām GaN izaugsmes jomām ir tā izmantošana LED apgaismojumā, taču tā pieaug arī citās mazjaudas lietojumprogrammās, piemēram, automobiļu un radiofrekvenču sakaros. Turpretī SiC tehnoloģijas ir labāk attīstītas nekā GaN un ir labāk piemērotas lielākas jaudas lietojumprogrammām, piemēram, elektrotransportlīdzekļu vilces invertoriem, enerģijas pārvadei, lielām HVAC iekārtām un rūpnieciskām sistēmām.
SiC ierīces spēj darboties ar augstāku spriegumu, augstākām komutācijas frekvencēm un augstāku temperatūru nekā Si MOSFET tranzistori. Šādos apstākļos SiC ir augstāka veiktspēja, efektivitāte, jaudas blīvums un uzticamība. Šīs priekšrocības palīdz projektētājiem samazināt jaudas pārveidotāju izmēru, svaru un izmaksas, lai padarītu tos konkurētspējīgākus, īpaši ienesīgos tirgus segmentos, piemēram, aviācijā, militārajā jomā un elektriskajos transportlīdzekļos.
SiC MOSFET tranzistoriem ir izšķiroša nozīme nākamās paaudzes jaudas pārveidošanas ierīču izstrādē, jo tie spēj sasniegt lielāku energoefektivitāti, izmantojot mazākus komponentus. Šī pāreja arī liek inženieriem pārskatīt dažas no tradicionāli jaudas elektronikas radīšanā izmantotajām projektēšanas un testēšanas metodēm.
Pieprasījums pēc stingras testēšanas pieaug
Lai pilnībā realizētu SiC un GaN ierīču potenciālu, komutācijas darbības laikā ir nepieciešami precīzi mērījumi, lai optimizētu efektivitāti un uzticamību. SiC un GaN pusvadītāju ierīču testēšanas procedūrās jāņem vērā šo ierīču augstākās darba frekvences un spriegumi.
Testēšanas un mērīšanas rīku, piemēram, patvaļīgu funkciju ģeneratoru (AFG), osciloskopu, avota mērvienību (SMU) instrumentu un parametru analizatoru, izstrāde palīdz energoapgādes projektētājiem ātrāk sasniegt jaudīgākus rezultātus. Šī iekārtu modernizācija palīdz viņiem tikt galā ar ikdienas izaicinājumiem. "Pārslēgšanas zudumu samazināšana joprojām ir galvenais izaicinājums energoiekārtu inženieriem," sacīja Džonatans Takers, Teck/Gishili barošanas bloku mārketinga vadītājs. Šie projekti ir stingri jāmēra, lai nodrošinātu konsekvenci. Viena no galvenajām mērīšanas metodēm ir dubultā impulsa tests (DPT), kas ir standarta metode MOSFET vai IGBT barošanas ierīču pārslēgšanas parametru mērīšanai.
SiC pusvadītāju dubulto impulsu testa veikšanas iestatījumos ietilpst: funkciju ģenerators MOSFET režģa vadīšanai; osciloskops un analīzes programmatūra VDS un ID mērīšanai. Papildus dubulto impulsu testēšanai, tas ir, papildus ķēdes līmeņa testēšanai, ir arī materiālu līmeņa testēšana, komponentu līmeņa testēšana un sistēmas līmeņa testēšana. Inovācijas testa rīkos ir ļāvušas projektēšanas inženieriem visos dzīves cikla posmos strādāt pie jaudas pārveidošanas ierīču izstrādes, kas var izmaksu ziņā efektīvi atbilst stingrām projektēšanas prasībām.
Gatavošanās sertificēt iekārtas, reaģējot uz normatīvo aktu izmaiņām un jaunām tehnoloģiskām vajadzībām gala lietotāju iekārtās, sākot no elektroenerģijas ražošanas līdz elektrotransportlīdzekļiem, ļauj uzņēmumiem, kas strādā pie jaudas elektronikas, koncentrēties uz pievienotās vērtības inovācijām un likt pamatu turpmākai izaugsmei.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 27. marts