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

?   氮化鎵和碳化硅如何增強性能？

?   測試和測量的進(jìn)步如何幫助應對當前的挑戰？

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

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從測試的角度來(lái)看寬禁帶技術(shù)帶來(lái)的諸多挑戰，例如如何篩選不同廠(chǎng)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(dòng)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(shù)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。

不斷增長(cháng)的電力電子市場(chǎng)受到氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等寬帶隙（WBG）半導體的驅動(dòng)，這些半導體目前被應用于汽車(chē)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(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、手動(dòng)電動(dòng)工具到便攜式個(gè)人健康監護系統的電池充電時(shí)間。由于減少了傳導損耗和更快的開(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（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，如電力傳輸、大型暖通空調設備和工業(yè)系統。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(dòng)汽車(chē)等利潤豐厚的細分市場(chǎng)。

從傳統硅到WBG半導體的過(guò)渡導致功率模塊設計在物理上更小，同時(shí)也提高了MOSFET的開(kāi)關(guān)速度和能效。由于競爭壓力使這些設計參數更加關(guān)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(guò)程中所需的測試類(lèi)型與前幾代設備相似，但采用WBG材料意味著(zhù)需要更嚴格的測試。

工程師們繼續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(dòng)對于增加測試的嚴格性是一個(gè)特別重要的貢獻。此外，數據測量必須足夠穩健，以滿(mǎn)足監管和認證要求，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

測試和測量工具的進(jìn)步，如任意函數發(fā)生器（AFG）、示波器、源測量單元（SMU）儀器和參數分析儀，正在幫助功率設計工程師更快地獲得更穩健的結果。這些更新的設備幫助他們應對日常挑戰，例如：

?   簡(jiǎn)化測試設置以減少測量誤差

?   減少測量時(shí)間以提取開(kāi)關(guān)參數

?   提高高效變流器設計的測量精度

最小化開(kāi)關(guān)損耗仍然是電力設備工程師面臨的主要挑戰；這些設計必須嚴格測量，以確保符合性。一種關(guān)鍵的測量技術(shù)稱(chēng)為雙脈沖測試（DPT），這是測量MOSFET或IGBT功率器件開(kāi)關(guān)參數的標準方法。

DPT可以使用AFG和示波器完成。然而，從歷史上看，設置是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，因為函數生成器通常沒(méi)有內置的方式來(lái)配置和設置測試。不過(guò)，現在情況正在發(fā)生變化，新的AFG包括一個(gè)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(jiǎn)化了工程師的過(guò)程。

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

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