从测试角度看宽禁带技术的挑战，泰克为工程师提供简化工具

作者：泰克科技

        氮化镓和碳化硅如何增强性能？
        测试和测量的进步如何帮助应对当前的挑战？
        如何为工程师简化测试过程的技术和工具？
        ……

从测试的角度来看宽禁带技术带来的诸多挑战，例如如何筛选不同厂家的器件及必要性，如何解决目前宽禁带器件应用测试和驱动测试的难题，如何能充分发挥器件的性能等。泰克针对性的测试解决方案覆盖了从半导体材料、生产、可靠性到电源设计应用的全流程，帮助用好宽禁带技术，推动技术进步。



不断增长的电力电子市场受到氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等宽带隙（WBG）半导体的驱动，这些半导体目前被应用于汽车和射频通信等要求苛刻的应用。碳化硅和氮化镓提供了增强的性能，包括比硅更高的功率密度、更小的尺寸、更好的高温性能、更高的频率响应、更低的漏电流和更低的导通电阻，所有这些都提高了工作效率。

SiC/GaN带来更大效率、更高功率密度

氮化镓帮助缩小了尺寸、提高了功率密度，改善了从手机、手动电动工具到便携式个人健康监护系统的电池充电时间。由于减少了传导损耗和更快的开关速度，WBG器件非常适合器件的快速充电。氮化镓主要适用于低到中范围的功率实现（低于约1 kV和100 a），如LED照明和射频功率放大器。

围绕碳化硅的技术比氮化镓更先进，更适合于更高功率的实现，如电力传输、大型暖通空调设备和工业系统。与硅MOSFET相比，SiC MOSFET具有更高的性能、效率、功率密度和可靠性。这种优势的结合有助于设计师降低功率转换器的尺寸、重量和成本，使其更具竞争力，尤其是在航空航天、军用和电动汽车等利润丰厚的细分市场。

从传统硅到WBG半导体的过渡导致功率模块设计在物理上更小，同时也提高了MOSFET的开关速度和能效。由于竞争压力使这些设计参数更加关键，设计工程师必须重新评估其验证和测试方法。

SiC/GaN也需要更严格的测试

虽然在功率转换器的设计和生产过程中所需的测试类型与前几代设备相似，但采用WBG材料意味着需要更严格的测试。

工程师们继续要求更高的测量精度和更好地理解更高功率密度和效率的呼声的能力。对能源效率的驱动对于增加测试的严格性是一个特别重要的贡献。此外，数据测量必须足够稳健，以满足监管和认证要求，以及当前JEDEC JC-70宽带隙电力电子转换半导体标准。

工程师们继续渴望更高的测量精度和更好地理解对更高功率密度和效率的需求的能力。

助力工程师应对测试挑战

测试和测量工具的进步，如任意函数发生器（AFG）、示波器、源测量单元（SMU）仪器和参数分析仪，正在帮助功率设计工程师更快地获得更稳健的结果。这些更新的设备帮助他们应对日常挑战，例如：
        简化测试设置以减少测量误差
        减少测量时间以提取开关参数
        提高高效变流器设计的测量精度

最小化开关损耗仍然是电力设备工程师面临的主要挑战；这些设计必须严格测量，以确保符合性。一种关键的测量技术称为双脉冲测试（DPT），这是测量MOSFET或IGBT功率器件开关参数的标准方法。



DPT可以使用AFG和示波器完成。然而，从历史上看，设置是一个耗时的过程，因为函数生成器通常没有内置的方式来配置和设置测试。不过，现在情况正在发生变化，新的AFG包括一个内置的软件应用程序，可以从仪器的触摸屏界面直接启用DPT，大大简化了工程师的过程。

随着世界变得越来越紧密，我们的技术也在适应，我们的工程工具和技术也必须如此。旧的测试工具和技术将根本不够。如果没有测量临界值和确保重要设备功能的能力，我们的进展只能走这么远。幸运的是，测试和测量工具的进步与WBG设备的发展保持同步，为工程师提供了做出良好决策所需的精确数据。

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