從測(cè)試角度看寬禁帶技術(shù)的挑戰(zhàn)，泰克為工程師提供簡(jiǎn)化工具

?   氮化鎵和碳化硅如何增強(qiáng)性能？

?   測(cè)試和測(cè)量的進(jìn)步如何幫助應(yīng)對(duì)當(dāng)前的挑戰(zhàn)？

?   如何為工程師簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程的技術(shù)和工具？

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從測(cè)試的角度來(lái)看寬禁帶技術(shù)帶來(lái)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(yīng)用測(cè)試和驅(qū)動(dòng)測(cè)試的難題，如何能充分發(fā)揮器件的性能等。泰克針對(duì)性的測(cè)試解決方案覆蓋了從半導(dǎo)體材料、生產(chǎn)、可靠性到電源設(shè)計(jì)應(yīng)用的全流程，幫助用好寬禁帶技術(shù)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。

不斷增長(zhǎng)的電力電子市場(chǎng)受到氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等寬帶隙（WBG）半導(dǎo)體的驅(qū)動(dòng)，這些半導(dǎo)體目前被應(yīng)用于汽車和射頻通信等要求苛刻的應(yīng)用。碳化硅和氮化鎵提供了增強(qiáng)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(yīng)、更低的漏電流和更低的導(dǎo)通電阻，所有這些都提高了工作效率。

SiC/GaN帶來(lái)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(jī)、手動(dòng)電動(dòng)工具到便攜式個(gè)人健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的電池充電時(shí)間。由于減少了傳導(dǎo)損耗和更快的開(kāi)關(guān)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(shí)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(shù)比氮化鎵更先進(jìn)，更適合于更高功率的實(shí)現(xiàn)，如電力傳輸、大型暖通空調(diào)設(shè)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(shì)的結(jié)合有助于設(shè)計(jì)師降低功率轉(zhuǎn)換器的尺寸、重量和成本，使其更具競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是在航空航天、軍用和電動(dòng)汽車等利潤(rùn)豐厚的細(xì)分市場(chǎng)。

從傳統(tǒng)硅到WBG半導(dǎo)體的過(guò)渡導(dǎo)致功率模塊設(shè)計(jì)在物理上更小，同時(shí)也提高了MOSFET的開(kāi)關(guān)速度和能效。由于競(jìng)爭(zhēng)壓力使這些設(shè)計(jì)參數(shù)更加關(guān)鍵，設(shè)計(jì)工程師必須重新評(píng)估其驗(yàn)證和測(cè)試方法。

SiC/GaN也需要更嚴(yán)格的測(cè)試

雖然在功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中所需的測(cè)試類型與前幾代設(shè)備相似，但采用WBG材料意味著需要更嚴(yán)格的測(cè)試。

工程師們繼續(xù)要求更高的測(cè)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(duì)能源效率的驅(qū)動(dòng)對(duì)于增加測(cè)試的嚴(yán)格性是一個(gè)特別重要的貢獻(xiàn)。此外，數(shù)據(jù)測(cè)量必須足夠穩(wěn)健，以滿足監(jiān)管和認(rèn)證要求，以及當(dāng)前JEDEC JC-70寬帶隙電力電子轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)。

工程師們繼續(xù)渴望更高的測(cè)量精度和更好地理解對(duì)更高功率密度和效率的需求的能力。

助力工程師應(yīng)對(duì)測(cè)試挑戰(zhàn)

測(cè)試和測(cè)量工具的進(jìn)步，如任意函數(shù)發(fā)生器（AFG）、示波器、源測(cè)量單元（SMU）儀器和參數(shù)分析儀，正在幫助功率設(shè)計(jì)工程師更快地獲得更穩(wěn)健的結(jié)果。這些更新的設(shè)備幫助他們應(yīng)對(duì)日常挑戰(zhàn)，例如：

?   簡(jiǎn)化測(cè)試設(shè)置以減少測(cè)量誤差

?   減少測(cè)量時(shí)間以提取開(kāi)關(guān)參數(shù)

?   提高高效變流器設(shè)計(jì)的測(cè)量精度

最小化開(kāi)關(guān)損耗仍然是電力設(shè)備工程師面臨的主要挑戰(zhàn)；這些設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格測(cè)量，以確保符合性。一種關(guān)鍵的測(cè)量技術(shù)稱為雙脈沖測(cè)試（DPT），這是測(cè)量MOSFET或IGBT功率器件開(kāi)關(guān)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。

DPT可以使用AFG和示波器完成。然而，從歷史上看，設(shè)置是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，因?yàn)楹瘮?shù)生成器通常沒(méi)有內(nèi)置的方式來(lái)配置和設(shè)置測(cè)試。不過(guò)，現(xiàn)在情況正在發(fā)生變化，新的AFG包括一個(gè)內(nèi)置的軟件應(yīng)用程序，可以從儀器的觸摸屏界面直接啟用DPT，大大簡(jiǎn)化了工程師的過(guò)程。

隨著世界變得越來(lái)越緊密，我們的技術(shù)也在適應(yīng)，我們的工程工具和技術(shù)也必須如此。舊的測(cè)試工具和技術(shù)將根本不夠。如果沒(méi)有測(cè)量臨界值和確保重要設(shè)備功能的能力，我們的進(jìn)展只能走這么遠(yuǎn)。幸運(yùn)的是，測(cè)試和測(cè)量工具的進(jìn)步與WBG設(shè)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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