向寬能隙演進:您能跟上測試要求的步伐嗎?

作者 : 泰克科技 (Tektronix)

碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的新一代寬能隙(WBG)材料,使用度正變得越來越高。在電氣方面,這些物質比矽和其他典型半導體材料更接近絕緣體,也就更需要有別於以往的測試方式...

這些物質的採用旨在克服矽(Si)的局限性,而這些局限性源自矽是一種窄能隙材料,所以會引發不良的導電性洩漏,且會隨著溫度、電壓或頻率的提高而變得更加明顯。這種洩漏的邏輯極限是不可控的導電率,相當於半導體運行失效。

在這兩種寬能隙材料中,GaN主要適合中低功率實現方案,大約在1 kV和100 A以下。GaN的一個顯著成長領域是它在LED照明中的應用,而且在汽車和射頻通信等其他低功率用途中的應用也在成長。相比之下,圍繞SiC的技術比GaN發展得更好,也更適合於更高功率的應用,如電動車牽引逆變器、電力傳輸、大型HVAC設備和工業系統。

與Si MOSFETs相比,SiC元件能夠在更高的電壓、更高的開關頻率和更高的溫度下工作。在這些條件下,SiC具有更高的性能、效率、功率密度和可靠性。這些優勢正幫助設計人員降低功率轉換器的尺寸、重量和成本,使其更具競爭力,特別是在利潤豐厚的利基型市場,比如航空、軍工和電動車等。

由於SiC MOSFETs能夠在基於更小元件的設計中實現更高的能效,因此其在下一代功率轉換設備開發中發揮著至關重要的作用。同時,這種轉換還要求工程師重新審視在創建電力電子元件時傳統上一直使用的部分設計和測試技術。

5系列混合訊號示波器上的雙脈衝軟體自動測量啟動期間的輛損耗和關鍵定時參數。

對嚴格測試的要求不斷成長

為了充分實現SiC和GaN元件的潛力,需要在開關操作期間進行精確測量,以優化效率和可靠性。SiC和GaN半導體元件的測試程式必須考慮到這些元件的更高工作頻率和電壓。測試測量工具的發展,如任意函數發生器(AFGs)、示波器、源測量單元(SMU)儀器和參數分析儀,正在幫助電源設計工程師更迅速地獲得更強大的結果。這種設備的升級換代,正幫助他們應對日常挑戰。

泰克/吉時利電源市場部負責人Jonathan Tucker表示,「最大限度地減少開關損耗仍然是電源設備工程師面臨的一個主要挑戰;這些設計必須進行嚴格測量,以確保一致性。其中一項關鍵測量技術稱為雙脈衝測試(DPT),這是測量MOSFETs或IGBT功率元件開關參數的標準方法。」

執行SiC半導體雙脈衝測試的設置包括函數發生器,用來驅動MOSFET閘極;示波器及分析軟體,用來測量VDS和 ID。除雙脈衝測試外,即除了電路級測試外,還有材料級測試、元件級測試和系統級測試都需要進行。測試工具的創新使得處於生命週期各個階段的設計工程師都能朝著電源轉換設備的方向努力,使其能夠經濟高效地滿足嚴格的設計要求。

泰克為成功實現寬能隙元件提供了多種工具,下面是泰克為滿足當今寬能隙要求提供的部分工具:

  • 信號源測量單元(SMU)儀器
  • 任意函數發生器(AFGs)
  • 示波器
  • 參數分析儀

準備好針對監管變化和從發電到電動汽車等終端使用者設備的新技術需求對設備進行認證,使研發電力電子的公司能夠專注於增值創新,為未來發展奠定基礎。

原文刊登於EDN China網站

活動簡介

人工智慧(AI)無所不在。這一波AI浪潮正重塑並徹底改變科技產業甚至整個世界的未來。如何有效利用AI協助設計與開發?如何透過AI從設計、製造到生產創造增強的體驗?如何以AI作為轉型與變革的力量?打造綠色永續未來?AI面對的風險和影響又是什麼?

AI⁺ 技術論壇聚焦人工智慧/機器學習(AI/ML)技術,涵蓋從雲端到邊緣、從硬體到軟體、從演算法到架構的AI/ML技術相關基礎設施之設計、應用與部署,協助您全面掌握AI最新技術趨勢與創新,接軌AI生態系佈局,讓機器學習更快速、更經濟、更聰明也更有效率。

贊助廠商

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論