從測試角度看寬禁帶技術的挑戰(zhàn)，泰克為工程師提供簡化工具
2022-12-28 10:56:14 EETOP? 氮化鎵和碳化硅如何增強性能？
? 如何為工程師簡化測試過程的技術和工具？
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從測試的角度來看寬禁帶技術帶來的諸多挑戰(zhàn)，例如如何篩選不同廠家的器件及必要性，如何解決目前寬禁帶器件應用測試和驅動測試的難題，如何能充分發(fā)揮器件的性能等。泰克針對性的測試解決方案覆蓋了從半導體材料、生產(chǎn)、可靠性到電源設計應用的全流程，幫助用好寬禁帶技術，推動技術進步。
不斷增長的電力電子市場受到氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等寬帶隙（WBG）半導體的驅動，這些半導體目前被應用于汽車和射頻通信等要求苛刻的應用。碳化硅和氮化鎵提供了增強的性能，包括比硅更高的功率密度、更小的尺寸、更好的高溫性能、更高的頻率響應、更低的漏電流和更低的導通電阻，所有這些都提高了工作效率。
SiC/GaN帶來更大效率、更高功率密度
氮化鎵幫助縮小了尺寸、提高了功率密度，改善了從手機、手動電動工具到便攜式個人健康監(jiān)護系統(tǒng)的電池充電時間。由于減少了傳導損耗和更快的開關速度，WBG器件非常適合器件的快速充電。氮化鎵主要適用于低到中范圍的功率實現(xiàn)（低于約1 kV和100 a），如LED照明和射頻功率放大器。
圍繞碳化硅的技術比氮化鎵更先進，更適合于更高功率的實現(xiàn)，如電力傳輸、大型暖通空調設備和工業(yè)系統(tǒng)。與硅MOSFET相比，SiC MOSFET具有更高的性能、效率、功率密度和可靠性。這種優(yōu)勢的結合有助于設計師降低功率轉換器的尺寸、重量和成本，使其更具競爭力，尤其是在航空航天、軍用和電動汽車等利潤豐厚的細分市場。
從傳統(tǒng)硅到WBG半導體的過渡導致功率模塊設計在物理上更小，同時也提高了MOSFET的開關速度和能效。由于競爭壓力使這些設計參數(shù)更加關鍵，設計工程師必須重新評估其驗證和測試方法。
SiC/GaN也需要更嚴格的測試
雖然在功率轉換器的設計和生產(chǎn)過程中所需的測試類型與前幾代設備相似，但采用WBG材料意味著需要更嚴格的測試。
工程師們繼續(xù)要求更高的測量精度和更好地理解更高功率密度和效率的呼聲的能力。對能源效率的驅動對于增加測試的嚴格性是一個特別重要的貢獻。此外，數(shù)據(jù)測量必須足夠穩(wěn)健，以滿足監(jiān)管和認證要求，以及當前JEDEC JC-70寬帶隙電力電子轉換半導體標準。
工程師們繼續(xù)渴望更高的測量精度和更好地理解對更高功率密度和效率的需求的能力。
助力工程師應對測試挑戰(zhàn)
測試和測量工具的進步，如任意函數(shù)發(fā)生器（AFG）、示波器、源測量單元（SMU）儀器和參數(shù)分析儀，正在幫助功率設計工程師更快地獲得更穩(wěn)健的結果。這些更新的設備幫助他們應對日常挑戰(zhàn)，例如：
? 減少測量時間以提取開關參數(shù)
? 提高高效變流器設計的測量精度
最小化開關損耗仍然是電力設備工程師面臨的主要挑戰(zhàn)；這些設計必須嚴格測量，以確保符合性。一種關鍵的測量技術稱為雙脈沖測試（DPT），這是測量MOSFET或IGBT功率器件開關參數(shù)的標準方法。
DPT可以使用AFG和示波器完成。然而，從歷史上看，設置是一個耗時的過程，因為函數(shù)生成器通常沒有內置的方式來配置和設置測試。不過，現(xiàn)在情況正在發(fā)生變化，新的AFG包括一個內置的軟件應用程序，可以從儀器的觸摸屏界面直接啟用DPT，大大簡化了工程師的過程。
隨著世界變得越來越緊密，我們的技術也在適應，我們的工程工具和技術也必須如此。舊的測試工具和技術將根本不夠。如果沒有測量臨界值和確保重要設備功能的能力，我們的進展只能走這么遠。幸運的是，測試和測量工具的進步與WBG設備的發(fā)展保持同步，為工程師提供了做出良好決策所需的精確數(shù)據(jù)。
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