SiC மற்றும் GaN சாதனங்களின் முழுத் திறனை வெளிக்கொணரவும், செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்தவும் அவற்றை எவ்வாறு துல்லியமாக அளவிடுவது

காலியம் நைட்ரைடு (GaN) மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) ஆகியவற்றால் குறிப்பிடப்படும் மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகள், அவற்றின் சிறந்த பண்புகளின் காரணமாக வேகமாக உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், இந்தச் சாதனங்களின் முழுத் திறனையும் வெளிக்கொணரவும், அவற்றின் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்தவும், அவற்றின் அளவுருக்கள் மற்றும் பண்புகளைத் துல்லியமாக அளவிடுவதற்கு உயர்-துல்லியமான அளவீட்டுக் கருவிகளும் தொழில்முறை முறைகளும் தேவைப்படுகின்றன.

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) மற்றும் காலியம் நைட்ரைடு (GaN) ஆகியவற்றால் குறிப்பிடப்படும் புதிய தலைமுறை அகன்ற பட்டை இடைவெளி (WBG) பொருட்கள் மேலும் மேலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. மின்சார ரீதியாக, இந்தப் பொருட்கள் சிலிக்கான் மற்றும் பிற வழக்கமான குறைக்கடத்திப் பொருட்களை விட மின்காப்பான்களுக்கு நெருக்கமாக உள்ளன. சிலிக்கான் ஒரு குறுகிய பட்டை இடைவெளிப் பொருள் என்பதால், அது மின் கடத்துத்திறனின் மோசமான கசிவை ஏற்படுத்துகிறது. வெப்பநிலை, மின்னழுத்தம் அல்லது அதிர்வெண் அதிகரிக்கும்போது இந்தக் கசிவு மேலும் தீவிரமடைகிறது. எனவே, சிலிக்கானின் வரம்புகளைக் கடக்கும் வகையில் இந்தப் பொருட்கள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்தக் கசிவின் தர்க்கரீதியான வரம்பு என்பது கட்டுப்பாடற்ற கடத்துத்திறன் ஆகும், இது ஒரு குறைக்கடத்தியின் செயல்பாட்டுக் கோளாறுக்குச் சமமானதாகும்.

இந்த இரண்டு அகன்ற பட்டை இடைவெளிப் பொருட்களில், GaN முக்கியமாக 1 kV மற்றும் 100 A-க்குக் குறைவான குறைந்த மற்றும் நடுத்தர மின் பயன்பாட்டுத் திட்டங்களுக்குப் பொருத்தமானது. GaN-இன் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க வளர்ச்சிப் பகுதி LED விளக்குகளில் அதன் பயன்பாடு ஆகும், ஆனால் தானியங்கி மற்றும் RF தகவல்தொடர்புகள் போன்ற பிற குறைந்த மின் பயன்பாடுகளிலும் இது வளர்ந்து வருகிறது. இதற்கு மாறாக, SiC-ஐச் சுற்றியுள்ள தொழில்நுட்பங்கள் GaN-ஐ விட சிறப்பாக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளன, மேலும் மின்சார வாகன இழுவை இன்வெர்ட்டர்கள், மின் பரிமாற்றம், பெரிய HVAC உபகரணங்கள் மற்றும் தொழில்துறை அமைப்புகள் போன்ற அதிக மின் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானவை.

Si MOSFET-களைக் காட்டிலும் SiC சாதனங்கள் அதிக மின்னழுத்தங்கள், அதிக நிலைமாற்ற அதிர்வெண்கள் மற்றும் அதிக வெப்பநிலைகளில் இயங்கும் திறன் கொண்டவை. இந்த நிலைமைகளின் கீழ், SiC ஆனது உயர்ந்த செயல்திறன், திறன்மிகு ஆற்றல், ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் நம்பகத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. இந்த நன்மைகள், குறிப்பாக விமானப் போக்குவரத்து, இராணுவம் மற்றும் மின்சார வாகனங்கள் போன்ற இலாபகரமான சந்தைப் பிரிவுகளில், ஆற்றல் மாற்றிகளின் அளவு, எடை மற்றும் விலையைக் குறைத்து அவற்றை மேலும் போட்டித்தன்மை மிக்கதாக மாற்ற வடிவமைப்பாளர்களுக்கு உதவுகின்றன.

சிறிய கூறுகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட வடிவமைப்புகளில் அதிக ஆற்றல் திறனை அடையும் திறன் காரணமாக, அடுத்த தலைமுறை மின் மாற்றும் சாதனங்களின் வளர்ச்சியில் SiC MOSFET-கள் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன. இந்த மாற்றம், ஆற்றல் மின்னணுவியலை உருவாக்கப் பாரம்பரியமாகப் பயன்படுத்தப்படும் சில வடிவமைப்பு மற்றும் சோதனை நுட்பங்களைப் பொறியாளர்கள் மறுபரிசீலனை செய்ய வேண்டிய தேவையையும் ஏற்படுத்துகிறது.

கடுமையான சோதனைகளுக்கான தேவை அதிகரித்து வருகிறது.

SiC மற்றும் GaN சாதனங்களின் முழுத் திறனையும் உணர்ந்து கொள்வதற்கு, செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்காக, நிலைமாற்றச் செயல்பாட்டின் போது துல்லியமான அளவீடுகள் தேவைப்படுகின்றன. SiC மற்றும் GaN குறைக்கடத்திச் சாதனங்களுக்கான சோதனை நடைமுறைகள், இந்தச் சாதனங்களின் உயர் இயக்க அதிர்வெண்கள் மற்றும் மின்னழுத்தங்களைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

ஆர்பிட்ரரி ஃபங்ஷன் ஜெனரேட்டர்கள் (AFGகள்), ஆஸிலோஸ்கோப்புகள், சோர்ஸ் மெஷர்மென்ட் யூனிட் (SMU) கருவிகள் மற்றும் பாராமீட்டர் அனலைசர்கள் போன்ற சோதனை மற்றும் அளவீட்டுக் கருவிகளின் வளர்ச்சி, பவர் வடிவமைப்புப் பொறியாளர்கள் அதிக சக்திவாய்ந்த முடிவுகளை விரைவாக அடைய உதவுகிறது. இந்த உபகரண மேம்பாடு, அன்றாட சவால்களைச் சமாளிக்க அவர்களுக்கு உதவுகிறது. "ஸ்விட்சிங் இழப்புகளைக் குறைப்பது, பவர் உபகரணப் பொறியாளர்களுக்கு ஒரு பெரிய சவாலாகவே உள்ளது," என்று டெக்/கிஷிலியின் பவர் சப்ளை மார்க்கெட்டிங் தலைவர் ஜொனாதன் டக்கர் கூறினார். நிலைத்தன்மையை உறுதிப்படுத்த, இந்த வடிவமைப்புகள் கடுமையாக அளவிடப்பட வேண்டும். முக்கிய அளவீட்டு நுட்பங்களில் ஒன்று டபுள் பல்ஸ் டெஸ்ட் (DPT) என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது MOSFETகள் அல்லது IGBT பவர் சாதனங்களின் ஸ்விட்ச்சிங் பாராமீட்டர்களை அளவிடுவதற்கான ஒரு நிலையான முறையாகும்.

SiC குறைக்கடத்தி இரட்டைத் துடிப்பு சோதனையைச் செய்வதற்கான அமைப்பில் பின்வருவன அடங்கும்: MOSFET கட்டத்தை இயக்குவதற்கான செயல்பாட்டு ஜெனரேட்டர்; VDS மற்றும் ID-ஐ அளவிடுவதற்கான அலைக்காட்டி மற்றும் பகுப்பாய்வு மென்பொருள். இரட்டைத் துடிப்பு சோதனைக்கு கூடுதலாக, அதாவது, மின்சுற்று நிலை சோதனைக்கு கூடுதலாக, பொருள் நிலை சோதனை, கூறு நிலை சோதனை மற்றும் அமைப்பு நிலை சோதனை ஆகியவையும் உள்ளன. சோதனைக் கருவிகளில் ஏற்பட்டுள்ள புதுமைகள், வாழ்க்கைச் சுழற்சியின் அனைத்து நிலைகளிலும் உள்ள வடிவமைப்புப் பொறியாளர்களை, கடுமையான வடிவமைப்புத் தேவைகளைச் செலவு குறைந்த முறையில் பூர்த்தி செய்யக்கூடிய மின்மாற்றிச் சாதனங்களை நோக்கிப் பணியாற்ற வழிவகுத்துள்ளன.

மின் உற்பத்தி முதல் மின்சார வாகனங்கள் வரை, இறுதிப் பயனர் உபகரணங்களுக்கான ஒழுங்குமுறை மாற்றங்கள் மற்றும் புதிய தொழில்நுட்பத் தேவைகளுக்கு ஏற்ப அவற்றுக்குச் சான்றளிக்கத் தயாராக இருப்பது, ஆற்றல் மின்னணுவியல் துறையில் பணிபுரியும் நிறுவனங்கள் மதிப்புக்கூட்டு புத்தாக்கத்தில் கவனம் செலுத்தவும் எதிர்கால வளர்ச்சிக்கு அடித்தளம் அமைக்கவும் வழிவகுக்கிறது.