Трећа генерација полупроводника, коју представљају галијум нитрид (GaN) и силицијум карбид (SiC), брзо се развијала због својих одличних својстава. Међутим, како прецизно измерити параметре и карактеристике ових уређаја како би се искористио њихов потенцијал и оптимизовала њихова ефикасност и поузданост, потребна је високопрецизна мерна опрема и професионалне методе.
Нова генерација материјала са широким енергетским процепом (WBG), коју представљају силицијум карбид (SiC) и галијум нитрид (GaN), све се више користи. Електрично, ове супстанце су ближе изолаторима него силицијум и други типични полупроводнички материјали. Ове супстанце су дизајниране да превазиђу ограничења силицијума јер је то материјал са уским енергетским процепом и стога узрокује слабо цурење електричне проводљивости, које постаје израженије како се температура, напон или фреквенција повећавају. Логично ограничење овог цурења је неконтролисана проводљивост, еквивалентна квару у раду полупроводника.
Од ова два материјала са широким енергетским забрањеним простором, GaN је углавном погодан за шеме имплементације мале и средње снаге, око 1 kV и испод 100 A. Једно значајно подручје раста за GaN је његова употреба у ЛЕД осветљењу, али расте и у другим применама мале снаге, као што су аутомобилска и РФ комуникација. Насупрот томе, технологије које окружују SiC су боље развијене од GaN и боље су прилагођене применама веће снаге, као што су инвертори за вучу електричних возила, пренос снаге, велика HVAC опрема и индустријски системи.
SiC уређаји могу да раде на вишим напонима, вишим фреквенцијама прекидача и вишим температурама од Si MOSFET-ова. Под овим условима, SiC има веће перформансе, ефикасност, густину снаге и поузданост. Ове предности помажу дизајнерима да смање величину, тежину и трошкове конвертора снаге како би их учинили конкурентнијим, посебно у профитабилним сегментима тржишта као што су авијација, војска и електрична возила.
SiC MOSFET-ови играју кључну улогу у развоју уређаја за конверзију снаге следеће генерације због своје способности да постигну већу енергетску ефикасност у дизајнима заснованим на мањим компонентама. Ова промена такође захтева од инжењера да преиспитају неке од техника пројектовања и тестирања које се традиционално користе за креирање енергетске електронике.
Потражња за ригорозним тестирањем расте
Да би се у потпуности остварио потенцијал SiC и GaN уређаја, потребна су прецизна мерења током прекидања како би се оптимизовала ефикасност и поузданост. Поступци испитивања за SiC и GaN полупроводничке уређаје морају узети у обзир више радне фреквенције и напоне ових уређаја.
Развој алата за тестирање и мерење, као што су генератори произвољних функција (AFG), осцилоскопи, инструменти за мерење извора (SMU) и анализатори параметара, помаже инжењерима пројектовања енергетских система да брже постигну снажније резултате. Ова надоградња опреме им помаже да се носе са свакодневним изазовима. „Минимизирање губитака при прекидању остаје главни изазов за инжењере енергетске опреме“, рекао је Џонатан Такер, шеф маркетинга напајања у компанији Teck/Gishili. Ови дизајни морају бити ригорозно мерени како би се осигурала конзистентност. Једна од кључних техника мерења назива се тест двоструког импулса (DPT), што је стандардна метода за мерење параметара прекидања MOSFET-ова или IGBT уређаја за напајање.
Подешавање за извођење двоструког импулсног теста SiC полупроводника укључује: генератор функција за покретање MOSFET мреже; осцилоскоп и софтвер за анализу за мерење VDS и ID. Поред двоструког импулсног тестирања, односно поред тестирања на нивоу кола, постоји и тестирање на нивоу материјала, тестирање на нивоу компоненти и тестирање на нивоу система. Иновације у алатима за тестирање омогућиле су инжењерима пројектовања у свим фазама животног циклуса да раде на уређајима за конверзију снаге који могу испунити строге захтеве дизајна уз исплативу исплативост.
Спремност за сертификовање опреме као одговор на регулаторне промене и нове технолошке потребе за опремом крајњих корисника, од производње електричне енергије до електричних возила, омогућава компанијама које раде на енергетској електроници да се фокусирају на иновације са додатом вредношћу и поставе темеље за будући раст.
Време објаве: 27. март 2023.