Galyum nitrür (GaN) ve silisyum karbür (SiC) ile temsil edilen üçüncü nesil yarı iletkenler, mükemmel özellikleri nedeniyle hızla geliştirilmiştir. Bununla birlikte, bu cihazların potansiyelinden yararlanmak, verimliliklerini ve güvenilirliklerini optimize etmek için parametrelerini ve özelliklerini doğru bir şekilde ölçmek, yüksek hassasiyetli ölçüm ekipmanı ve profesyonel yöntemler gerektirir.
Silisyum karbür (SiC) ve galyum nitrür (GaN) ile temsil edilen yeni nesil geniş bant aralıklı (WBG) malzemeler giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektriksel olarak, bu maddeler silisyum ve diğer tipik yarı iletken malzemelere göre yalıtkanlara daha yakındır. Bu maddeler, dar bant aralıklı bir malzeme olan ve bu nedenle elektriksel iletkenlikte zayıf sızıntıya neden olan silisyumun sınırlamalarının üstesinden gelmek için tasarlanmıştır; bu sızıntı sıcaklık, voltaj veya frekans arttıkça daha belirgin hale gelir. Bu sızıntının mantıksal sınırı, yarı iletken çalışma arızasına eşdeğer olan kontrolsüz iletkenliktir.
Bu iki geniş bant aralıklı malzemeden GaN, esas olarak 1 kV civarında ve 100 A'nın altında düşük ve orta güç uygulamaları için uygundur. GaN için önemli bir büyüme alanı LED aydınlatmada kullanımıdır, ancak otomotiv ve RF iletişimi gibi diğer düşük güç uygulamalarında da giderek yaygınlaşmaktadır. Buna karşılık, SiC'yi çevreleyen teknolojiler GaN'den daha gelişmiştir ve elektrikli araç çekiş invertörleri, güç iletimi, büyük HVAC ekipmanları ve endüstriyel sistemler gibi daha yüksek güç uygulamaları için daha uygundur.
SiC cihazları, Si MOSFET'lere göre daha yüksek voltajlarda, daha yüksek anahtarlama frekanslarında ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilme özelliğine sahiptir. Bu koşullar altında, SiC daha yüksek performans, verimlilik, güç yoğunluğu ve güvenilirlik sunar. Bu avantajlar, tasarımcıların güç dönüştürücülerin boyutunu, ağırlığını ve maliyetini azaltarak, özellikle havacılık, askeri ve elektrikli araçlar gibi karlı pazar segmentlerinde daha rekabetçi hale gelmelerine yardımcı olmaktadır.
SiC MOSFET'ler, daha küçük bileşenlere dayalı tasarımlarda daha yüksek enerji verimliliği elde etme yetenekleri nedeniyle yeni nesil güç dönüştürme cihazlarının geliştirilmesinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu değişim aynı zamanda mühendislerin güç elektroniği oluşturmak için geleneksel olarak kullanılan bazı tasarım ve test tekniklerini yeniden gözden geçirmelerini gerektirmektedir.
Titiz testlere olan talep artıyor.
SiC ve GaN cihazlarının potansiyelini tam olarak gerçekleştirmek için, verimliliği ve güvenilirliği optimize etmek amacıyla anahtarlama işlemi sırasında hassas ölçümler gereklidir. SiC ve GaN yarı iletken cihazlar için test prosedürleri, bu cihazların daha yüksek çalışma frekanslarını ve voltajlarını dikkate almalıdır.
Keyfi fonksiyon üreteçleri (AFG), osiloskoplar, kaynak ölçüm birimi (SMU) cihazları ve parametre analizörleri gibi test ve ölçüm araçlarının geliştirilmesi, güç tasarım mühendislerinin daha güçlü sonuçlara daha hızlı ulaşmalarına yardımcı oluyor. Bu ekipman yükseltmesi, günlük zorluklarla başa çıkmalarına yardımcı oluyor. Teck/Gishili'nin Güç Kaynağı Pazarlama Başkanı Jonathan Tucker, "Anahtarlama kayıplarını en aza indirmek, güç ekipmanı mühendisleri için önemli bir zorluk olmaya devam ediyor" dedi. Bu tasarımların tutarlılığı sağlamak için titizlikle ölçülmesi gerekiyor. Temel ölçüm tekniklerinden biri, MOSFET'lerin veya IGBT güç cihazlarının anahtarlama parametrelerini ölçmek için standart yöntem olan çift darbe testi (DPT) olarak adlandırılır.
SiC yarı iletken çift darbe testi gerçekleştirmek için gereken kurulum şunları içerir: MOSFET ızgarasını sürmek için fonksiyon jeneratörü; VDS ve ID'yi ölçmek için osiloskop ve analiz yazılımı. Çift darbe testine ek olarak, yani devre seviyesi testine ek olarak, malzeme seviyesi testi, bileşen seviyesi testi ve sistem seviyesi testi de vardır. Test araçlarındaki yenilikler, yaşam döngüsünün tüm aşamalarındaki tasarım mühendislerinin, katı tasarım gereksinimlerini maliyet etkin bir şekilde karşılayabilen güç dönüştürme cihazları üzerinde çalışmasını sağlamıştır.
Enerji üretiminden elektrikli araçlara kadar son kullanıcı ekipmanlarına yönelik düzenleyici değişikliklere ve yeni teknolojik ihtiyaçlara yanıt olarak ekipman sertifikalandırmasına hazır olmak, güç elektroniği alanında çalışan şirketlerin katma değerli inovasyona odaklanmasını ve gelecekteki büyüme için temel oluşturmasını sağlar.
Yayın tarihi: 27 Mart 2023