Galyum nitrür (GaN) ve silisyum karbür (SiC) ile temsil edilen üçüncü nesil yarı iletkenler, mükemmel özellikleri nedeniyle hızla geliştirilmiştir. Ancak, bu cihazların potansiyellerinden yararlanmak ve verimliliklerini ve güvenilirliklerini optimize etmek için parametrelerini ve özelliklerini doğru bir şekilde ölçmek, yüksek hassasiyetli ölçüm ekipmanları ve profesyonel yöntemler gerektirir.
Silisyum karbür (SiC) ve galyum nitrür (GaN) ile temsil edilen yeni nesil geniş bant aralığı (WBG) malzemeleri giderek daha yaygın bir şekilde kullanılıyor. Elektriksel olarak, bu maddeler silikon ve diğer tipik yarı iletken malzemelerden yalıtkanlara daha yakındır. Bu maddeler, dar bant aralığına sahip bir malzeme olduğu ve bu nedenle sıcaklık, voltaj veya frekans arttıkça daha belirgin hale gelen zayıf elektrik iletkenliği sızıntısına neden olduğu için silikonun sınırlamalarını aşmak üzere tasarlanmıştır. Bu sızıntının mantıksal sınırı, bir yarı iletken çalışma arızasına eşdeğer olan kontrolsüz iletkenliktir.
Bu iki geniş bant aralığı malzemesinden GaN, esas olarak 1 kV civarında ve 100 A'nın altında düşük ve orta güç uygulama şemaları için uygundur. GaN için önemli bir büyüme alanı LED aydınlatmada kullanımıdır, ancak otomotiv ve RF iletişimleri gibi diğer düşük güç kullanımlarında da büyümektedir. Buna karşılık, SiC'yi çevreleyen teknolojiler GaN'den daha iyi gelişmiştir ve elektrikli araç çekiş invertörleri, güç iletimi, büyük HVAC ekipmanı ve endüstriyel sistemler gibi daha yüksek güç uygulamalarına daha uygundur.
SiC cihazları, Si MOSFET'lerden daha yüksek voltajlarda, daha yüksek anahtarlama frekanslarında ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilir. Bu koşullar altında, SiC daha yüksek performans, verimlilik, güç yoğunluğu ve güvenilirliğe sahiptir. Bu avantajlar, tasarımcıların güç dönüştürücülerinin boyutunu, ağırlığını ve maliyetini azaltarak onları daha rekabetçi hale getirmelerine yardımcı oluyor, özellikle havacılık, askeri ve elektrikli araçlar gibi karlı pazar segmentlerinde.
SiC MOSFET'ler, daha küçük bileşenlere dayalı tasarımlarda daha fazla enerji verimliliği elde etme kabiliyetleri nedeniyle yeni nesil güç dönüştürme cihazlarının geliştirilmesinde önemli bir rol oynar. Bu değişim ayrıca mühendislerin güç elektroniği oluşturmak için geleneksel olarak kullanılan bazı tasarım ve test tekniklerini yeniden gözden geçirmesini gerektirir.
Sıkı 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 cihazları için test prosedürleri, bu cihazların daha yüksek çalışma frekanslarını ve voltajlarını hesaba katmalıdır.
Keyfi fonksiyon üreteçleri (AFG'ler), osiloskoplar, kaynak ölçüm birimi (SMU) aletleri ve parametre analizörleri gibi test ve ölçüm araçlarının geliştirilmesi, güç tasarım mühendislerinin daha güçlü sonuçları daha hızlı elde etmelerine yardımcı oluyor. Bu ekipman yükseltmeleri, günlük zorluklarla başa çıkmalarına yardımcı oluyor. Teck/Gishili'de Güç Kaynağı Pazarlaması başkanı Jonathan Tucker, "Anahtarlama kayıplarını en aza indirmek, güç ekipmanı mühendisleri için önemli bir zorluk olmaya devam ediyor" dedi. Tutarlılığı sağlamak için bu tasarımlar titizlikle ölçülmelidir. 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 testini gerçekleştirmek için kurulum şunları içerir: MOSFET şebekesini çalıştırmak için fonksiyon jeneratörü; VDS ve ID ölçümü 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 vardır. Test araçlarındaki yenilikler, yaşam döngüsünün tüm aşamalarındaki tasarım mühendislerinin, sıkı tasarım gereksinimlerini uygun maliyetli bir şekilde karşılayabilen güç dönüştürme cihazları üzerinde çalışmalarını sağlamıştır.
Güç üretiminden elektrikli araçlara kadar son kullanıcı ekipmanlarına yönelik düzenleyici değişikliklere ve yeni teknolojik ihtiyaçlara yanıt olarak ekipmanları sertifikalandırmaya hazır olmak, güç elektroniği üzerinde çalışan şirketlerin katma değerli inovasyona odaklanmasını ve gelecekteki büyüme için temel oluşturmasını sağlar.
Gönderi zamanı: 27-Mar-2023