Kizazi cha tatu cha semiconductors, kinachowakilishwa na gallium nitride (GaN) na silicon carbide (SiC), kimeendelezwa kwa kasi kutokana na sifa zake bora. Hata hivyo, jinsi ya kupima kwa usahihi vigezo na sifa za vifaa hivi ili kutumia uwezo wake na kuboresha ufanisi na uaminifu wake inahitaji vifaa vya kupimia vya usahihi wa hali ya juu na mbinu za kitaalamu.
Kizazi kipya cha nyenzo za pengo pana la bendi (WBG) zinazowakilishwa na kabidi ya silikoni (SiC) na nitridi ya galliamu (GaN) zinazidi kutumika sana. Kiufundi, vitu hivi viko karibu na vihami kuliko silikoni na vifaa vingine vya kawaida vya semiconductor. Vitu hivi vimeundwa kushinda mapungufu ya silikoni kwa sababu ni nyenzo nyembamba ya pengo la bendi na kwa hivyo husababisha uvujaji duni wa upitishaji umeme, ambao hutamkwa zaidi kadri halijoto, volteji au masafa yanavyoongezeka. Kikomo cha kimantiki cha uvujaji huu ni upitishaji usiodhibitiwa, sawa na hitilafu ya uendeshaji wa semiconductor.
Kati ya vifaa hivi viwili vya pengo kubwa la bendi, GaN inafaa zaidi kwa mipango ya utekelezaji wa nguvu ya chini na ya kati, karibu kV 1 na chini ya 100 A. Eneo moja muhimu la ukuaji kwa GaN ni matumizi yake katika taa za LED, lakini pia kukua katika matumizi mengine ya nguvu ya chini kama vile mawasiliano ya magari na RF. Kwa upande mwingine, teknolojia zinazozunguka SiC zimeendelezwa vyema kuliko GaN na zinafaa zaidi kwa matumizi ya nguvu ya juu kama vile vibadilishaji vya kuvuta magari vya umeme, upitishaji wa umeme, vifaa vikubwa vya HVAC, na mifumo ya viwanda.
Vifaa vya SiC vina uwezo wa kufanya kazi kwa volteji za juu, masafa ya juu ya kubadili, na halijoto ya juu zaidi kuliko Si MOSFET. Chini ya hali hizi, SiC ina utendaji wa juu, ufanisi, msongamano wa nguvu na uaminifu. Faida hizi zinawasaidia wabunifu kupunguza ukubwa, uzito na gharama ya vibadilishaji umeme ili kuvifanya viwe vya ushindani zaidi, hasa katika sehemu zenye faida kubwa za soko kama vile usafiri wa anga, magari ya kijeshi na ya umeme.
SiC MOSFET zina jukumu muhimu katika ukuzaji wa vifaa vya ubadilishaji wa umeme vya kizazi kijacho kwa sababu ya uwezo wao wa kufikia ufanisi mkubwa wa nishati katika miundo kulingana na vipengele vidogo. Mabadiliko hayo pia yanahitaji wahandisi kupitia upya baadhi ya mbinu za usanifu na majaribio ambazo kwa kawaida hutumika kutengeneza vifaa vya elektroniki vya umeme.
Mahitaji ya majaribio makali yanaongezeka
Ili kutambua kikamilifu uwezo wa vifaa vya SiC na GaN, vipimo sahihi vinahitajika wakati wa uendeshaji wa kubadili ili kuboresha ufanisi na uaminifu. Taratibu za upimaji wa vifaa vya semiconductor vya SiC na GaN lazima zizingatie masafa na volteji za juu za uendeshaji wa vifaa hivi.
Ukuzaji wa zana za majaribio na vipimo, kama vile jenereta za utendaji kazi holela (AFGs), oscilloscopes, vifaa vya kitengo cha kipimo cha chanzo (SMU), na vichambuzi vya vigezo, unawasaidia wahandisi wa usanifu wa nguvu kufikia matokeo yenye nguvu zaidi haraka zaidi. Uboreshaji huu wa vifaa unawasaidia kukabiliana na changamoto za kila siku. "Kupunguza hasara za ubadilishaji bado ni changamoto kubwa kwa wahandisi wa vifaa vya umeme," alisema Jonathan Tucker, mkuu wa Masoko ya Ugavi wa Nguvu katika Teck/Gishili. Miundo hii lazima ipimwe kwa ukali ili kuhakikisha uthabiti. Mojawapo ya mbinu muhimu za vipimo inaitwa mtihani wa mapigo mawili (DPT), ambayo ni njia ya kawaida ya kupima vigezo vya ubadilishaji wa MOSFET au vifaa vya umeme vya IGBT.
Usanidi wa kufanya jaribio la mapigo mawili la semiconductor SiC unajumuisha: jenereta ya utendaji kazi ya kuendesha gridi ya MOSFET; Oscilloscope na programu ya uchambuzi kwa ajili ya kupima VDS na ID. Mbali na upimaji wa mapigo mawili, yaani, pamoja na upimaji wa kiwango cha saketi, kuna upimaji wa kiwango cha nyenzo, upimaji wa kiwango cha vipengele na upimaji wa kiwango cha mfumo. Ubunifu katika zana za majaribio umewawezesha wahandisi wa usanifu katika hatua zote za mzunguko wa maisha kufanya kazi kuelekea vifaa vya ubadilishaji wa umeme ambavyo vinaweza kukidhi mahitaji magumu ya muundo kwa gharama nafuu.
Kuwa tayari kuthibitisha vifaa kulingana na mabadiliko ya udhibiti na mahitaji mapya ya kiteknolojia kwa vifaa vya watumiaji wa mwisho, kuanzia uzalishaji wa umeme hadi magari ya umeme, huruhusu kampuni zinazofanya kazi kwenye vifaa vya umeme kuzingatia uvumbuzi ulioongezwa thamani na kuweka msingi wa ukuaji wa siku zijazo.
Muda wa chapisho: Machi-27-2023