Третата генерација полупроводници, претставени со галиум нитрид (GaN) и силициум карбид (SiC), брзо се развиваат поради нивните одлични својства. Сепак, за прецизно мерење на параметрите и карактеристиките на овие уреди со цел да се искористи нивниот потенцијал и да се оптимизира нивната ефикасност и сигурност, потребна е високопрецизна мерна опрема и професионални методи.
Новата генерација на материјали со широк енергетски јаз (WBG), претставени од силициум карбид (SiC) и галиум нитрид (GaN), сè повеќе се користат. Електрично, овие супстанции се поблиски до изолаторите отколку силициумот и другите типични полупроводнички материјали. Овие супстанции се дизајнирани да ги надминат ограничувањата на силициумот бидејќи тој е материјал со тесен енергетски јаз и затоа предизвикува слабо истекување на електричната спроводливост, кое станува поизразено со зголемувањето на температурата, напонот или фреквенцијата. Логичката граница на ова истекување е неконтролираната спроводливост, еквивалентна на дефект на полупроводникот во работењето.
Од овие два материјали со широк енергетски јаз, GaN е главно погоден за шеми за имплементација со ниска и средна моќност, околу 1 kV и под 100 A. Една значајна област на раст за GaN е неговата употреба во LED осветлување, но исто така расте и во други употреби со ниска моќност, како што се автомобилската и RF комуникацијата. Спротивно на тоа, технологиите околу SiC се подобро развиени од GaN и се посоодветни за апликации со поголема моќност, како што се инвертори за влечење на електрични возила, пренос на енергија, голема HVAC опрема и индустриски системи.
SiC уредите се способни да работат на повисоки напони, повисоки фреквенции на префрлување и повисоки температури од Si MOSFET-ите. Под овие услови, SiC има повисоки перформанси, ефикасност, густина на моќност и сигурност. Овие предности им помагаат на дизајнерите да ја намалат големината, тежината и цената на конверторите на моќност за да ги направат поконкурентни, особено во профитабилни пазарни сегменти како што се авијацијата, војската и електричните возила.
SiC MOSFET-ите играат клучна улога во развојот на уреди за конверзија на енергија од следната генерација поради нивната способност да постигнат поголема енергетска ефикасност во дизајни базирани на помали компоненти. Промената, исто така, бара од инженерите да ги преиспитаат некои од техниките за дизајнирање и тестирање што традиционално се користат за создавање енергетска електроника.
Побарувачката за ригорозно тестирање расте
За целосно да се реализира потенцијалот на SiC и GaN уредите, потребни се прецизни мерења за време на прекинувачката работа за да се оптимизира ефикасноста и сигурноста. Постапките за тестирање на SiC и GaN полупроводнички уреди мора да ги земат предвид повисоките работни фреквенции и напони на овие уреди.
Развојот на алатки за тестирање и мерење, како што се генератори на произволни функции (AFG), осцилоскопи, инструменти за единици за мерење на извор (SMU) и анализатори на параметри, им помага на инженерите за дизајн на енергија побрзо да постигнат помоќни резултати. Ова надградба на опремата им помага да се справат со секојдневните предизвици. „Минимизирањето на загубите при префрлување останува голем предизвик за инженерите за енергетска опрема“, рече Џонатан Такер, раководител на маркетингот за напојување во Teck/Gishili. Овие дизајни мора ригорозно да се мерат за да се обезбеди конзистентност. Една од клучните техники на мерење се нарекува тест со двоен импулс (DPT), што е стандарден метод за мерење на параметрите за префрлување на MOSFET или IGBT уреди за напојување.
Поставувањето за извршување на двоен импулсен тест на SiC полупроводнички вклучува: генератор на функции за управување со MOSFET мрежата; осцилоскоп и софтвер за анализа за мерење на VDS и ID. Покрај двојното импулсно тестирање, односно покрај тестирањето на ниво на коло, постојат и тестирање на ниво на материјал, тестирање на ниво на компоненти и тестирање на ниво на систем. Иновациите во алатките за тестирање им овозможија на инженерите за дизајн во сите фази од животниот циклус да работат кон уреди за конверзија на енергија кои можат да ги исполнат строгите барања за дизајн на економичен начин.
Подготвеноста за сертифицирање на опрема како одговор на регулаторните промени и новите технолошки потреби за опрема на крајните корисници, од производство на енергија до електрични возила, им овозможува на компаниите што работат на енергетска електроника да се фокусираат на иновации со додадена вредност и да ги постават темелите за иден раст.
Време на објавување: 27 март 2023 година