NETES MÜHENDİSLİK
Profesyonel Üye
Silisyum karbür (SiC) ve galyum nitrür (GaN) gibi yeni nesil geniş bant aralıklı (WBG) malzemeler gittikçe daha yaygın hale geliyor. Elektriksel olarak, bu maddeler yalıtkanlara silikon ve diğer tipik yarı iletken malzemelerden daha yakındır. Bu yarı iletken malzemelerin benimsenmesi, silikonun dar bir bant aralığına sahip bir malzeme olmasından kaynaklanan sınırlamaların üstesinden gelmek içindir ve, sıcaklık, gerilim veya frekanstaki artışlarla daha belirgin hale gelen istenmeyen iletken sızıntılara yol açar.
Bu tür bir sızıntının mantıksal uç noktası, yarı iletken olarak başarısız çalışmaya eşit olan kontrolsüz iletkenliktir.
Bu iki geniş bant aralıklı malzemeden GaN, yaklaşık bir kilovolt ve 100 amperin altındaki düşük ve orta menzilli güç uygulamaları için uygundur. GaN için dikkate değer bir gelişim alanı, LED aydınlatmada kullanımıdır ve ek olarak Otomotiv ve RF iletişimi gibi düşük güç ile çalışılan alanlarda da kullanılmaktadır.
Buna karşılık, SiC'yi çevreleyen teknolojiler hem GaN'den daha iyi geliştirilmiştir hem de elektrikli araç çekiş invertörleri, güç aktarımı, büyük ölçekli HVAC ekipmanı ve endüstriyel sistemler gibi daha yüksek güç uygulamalarına daha uygundur.
Si MOSFET'lerle karşılaştırıldığında, SiC cihazları daha yüksek gerilimlerde, daha yüksek anahtarlama frekanslarında ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilir. Bu koşullar altında SiC, daha yüksek performans, verimlilik, güç yoğunluğu ve güvenilirlik sağlar. Bu avantajlar kombinasyonu, tasarımcıların güç dönüştürücülerinin boyutunu, ağırlığını ve maliyetini azaltmalarına yardımcı olarak onları özellikle havacılık, askeri ve elektrikli araçlar gibi kazançlı pazar segmentlerinde daha rekabetçi hale getiriyor.
SiC MOSFET'ler, daha küçük bileşenlere dayalı tasarımlardan daha yüksek enerji verimliliği sağladığından, yeni nesil güç dönüştürme ekipmanlarının geliştirilmesinde etkilidir. Aynı zamanda, bu geçiş, mühendislerin güç elektroniği oluştururken geleneksel olarak kullandıkları bazı tasarım ve test tekniklerini yeniden gözden geçirmelerini de gerektiriyor.
5 Serisi MSO osiloskop üzerindeki çift darbe test yazılımı, açma (Eon) sırasındaki enerji kaybını ve anahtar zamanlama parametrelerini otomatik olarak ölçer.
Meydan Okuma… Dikkatli Testler İçin Artan Bir Gereksinim.
SiC ve GaN cihazlarının tam potansiyelini gerçekleştirmek, verimliliği ve güvenilirliği optimize etmek için anahtarlama işlemleri sırasında doğru ölçümlere ihtiyaç vardır. SiC ve GaN yarı iletken cihazları için test prosedürleri, bu cihazların daha yüksek çalışma frekanslarını ve voltaj seviyelerini hesaba katmalıdır. Tektronix/Keithley'in Güç Piyasası Segmenti Lideri Jonathan Tucker, kısa süre önce Elektronik Tasarım - Enerji Verimli Güç Elektroniği için Test Gereksinimleri Gelişiyor başlıklı bir makale yazdı. Ayrıca bu yeni test gereksinimi hakkında bazı düşüncelerini paylaştı:
"Rastgele fonksiyon üreteçleri (AFG'ler), osiloskoplar, kaynak-ölçüm-birimi (SMU) aletleri ve parametrik analizörler gibi test ve ölçüm araçlarındaki gelişmeler, güç tasarımı mühendislerinin daha sağlam sonuçları daha hızlı elde etmesine yardımcı oluyor. Bu güncellenmiş ekipman, günlük zorluklarla başa çıkmalarına yardımcı olur.
Anahtar kayıplarını en aza indirmek, güç cihazı mühendisleri için büyük bir zorluk olmaya devam ediyor; bu tasarımların, uygunluğu sağlaması için titizlikle ölçülmesi gerekir. Anahtar ölçüm tekniklerinden bir tanesi, MOSFET'lerin veya IGBT güç cihazlarının anahtarlama parametrelerini ölçmek için standart yöntem olan çift darbe testi (DPT) olarak adlandırılır."
SiC yarı iletkenlerinin çift darbe testini gerçekleştirmek için bir kurulum, MOSFET'in kapısını sürmek için bir fonksiyon üreteci ve VDS ve ID'yi ölçmek için analiz yazılımına sahip bir osiloskop içerir.
Devre düzeyinde test olan çift darbe testine ek olarak, uygulanması gereken malzeme düzeyinde testler, bileşen düzeyinde testler ve sistem düzeyinde testler vardır. Test araçlarındaki yenilikler, tasarım mühendislerinin yaşam döngüsünün tüm aşamalarında zorlu tasarım gereksinimlerini düşük maliyetli bir şekilde karşılayabilen güç dönüştürme ekipmanına doğru çalışmasına olanak tanır.