เหตุใดการทดสอบโมดูลพลังงาน SiC/GaN จึงมีความสำคัญเพิ่มมากขึ้น
เซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้างได้ย้ายจากตัวเลือกระดับพรีเมียมไปเป็นตัวเลือกกระแสหลักในอินเวอร์เตอร์ฉุดลาก EV. อินเวอร์เตอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ถือน้อยกว่า 8% ของการผลิต EV ทั่วโลกใน 2021; โดย 2026, ส่วนแบ่งนั้นเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 24%, โดยนักวิเคราะห์อุตสาหกรรมคาดการณ์ว่าจะสามารถผลิตรถยนต์ EV ส่วนใหญ่ได้ก่อนสิ้นทศวรรษนี้. แกลเลียมไนไตรด์มีวิถีที่คล้ายกันในการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ, ด้วยสถาปัตยกรรมอุปกรณ์ใหม่ที่รวม GaN เข้ากับการออกแบบซิลิคอนที่เป็นที่ยอมรับ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานอินเวอร์เตอร์ขนาด 100kW+. เมื่อระดับการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมเพิ่มขึ้น, ความจำเป็นในการตรวจสอบก็เช่นกัน: ผู้ผลิตกำลังสร้างการผลิตซับสเตรต SiC แบบบูรณาการในแนวตั้งเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลง, และการทดสอบชีพจรคู่ — วิธีการมาตรฐานอุตสาหกรรมในการระบุลักษณะพฤติกรรมการสลับของอุปกรณ์ย่านความถี่กว้าง — ได้กลายเป็นส่วนประจำของคุณสมบัติอุปกรณ์และการตรวจสอบระดับอินเวอร์เตอร์ แทนที่จะเป็นผู้เชี่ยวชาญ R&ขั้นตอน D เท่านั้น. การเปลี่ยนแปลงนั้นสำคัญสำหรับผู้ที่ต้องการความสามารถนี้: ไม่ใช่แค่ผู้จำหน่ายเซมิคอนดักเตอร์และห้องปฏิบัติการอิเล็กทรอนิกส์กำลังขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งอีกต่อไป, แต่ยังมีเทียร์ด้วย 1 ซัพพลายเออร์อินเวอร์เตอร์และผู้ผลิต EV นำการออกแบบอินเวอร์เตอร์ของตนเองมาใช้และการตรวจสอบความถูกต้องภายในองค์กรมากขึ้น เนื่องจาก SiC กลายเป็นการตัดสินใจเรื่องหลักวัสดุมากกว่าการอัพเกรดแบบพิเศษ.
อะไรทำให้การทดสอบโมดูลพลังงาน SiC/GaN แตกต่างจากการทดสอบอินเวอร์เตอร์ระดับระบบ
- ระดับอุปกรณ์, ไม่ใช่ระดับระบบ: การทดสอบนี้แสดงลักษณะเฉพาะของพฤติกรรมการสลับของเซมิคอนดักเตอร์กำลังแต่ละตัวโดยแยกออกจากกัน, แตกต่างจากการทดสอบอินเวอร์เตอร์แบบฉุดลากเต็มรูปแบบซึ่งจะตรวจสอบอินเวอร์เตอร์ที่ประกอบแล้วซึ่งขับเคลื่อนมอเตอร์ภายใต้ภาระ.
- เหตุการณ์การสลับระดับนาโนวินาที: อุปกรณ์แถบความถี่กว้างจะเปลี่ยนลำดับความสำคัญได้เร็วกว่าซิลิคอน IGBT, ดังนั้นการตั้งค่าการทดสอบจึงจำเป็นต้องมีแบนด์วิธการวัดและการตอบสนองของโพรบเร็วพอที่จะแก้ไขการเปลี่ยนผ่านของสวิตช์ที่วัดได้ในสิบนาโนวินาที.
- ผลลัพธ์ที่ไวต่อปรสิต: ด้วยความเร็วการสลับเหล่านี้, ปรสิตวงจร (การเหนี่ยวนำหลงทาง, ตำแหน่งโพรบ, เค้าโครง PCB) ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลลัพธ์ที่วัดได้, ดังนั้นการออกแบบฟิกซ์เจอร์ทดสอบจึงเป็นส่วนสำคัญในการได้รับข้อมูลที่ถูกต้อง.
- พฤติกรรมการกู้คืนแบบย้อนกลับและไดโอดร่างกาย: การระบุลักษณะวิธีที่ไดโอดตัวอุปกรณ์ฟื้นตัวในระหว่างการสับเปลี่ยนถือเป็นหัวใจสำคัญในการทำนายการสูญเสียการสลับในโลกแห่งความเป็นจริง, และมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างฟิสิกส์ของอุปกรณ์ SiC และ GaN.
รายการทดสอบหลัก
1. ลักษณะการสลับพัลส์คู่
วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการวัดพฤติกรรมการสลับการเปิดและปิดภายใต้สภาวะกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่มีการควบคุม, ใช้พัลส์เกตสองพัลส์ติดต่อกันเพื่อสร้างกระแสทดสอบที่ทราบก่อนจับเหตุการณ์การสลับ.
ตัวชี้วัดที่สำคัญ: การเปิด/ปิดการสูญเสียพลังงาน (กั๊น/อีฟ), แรงดันไฟฟ้าเกิน, เกินปัจจุบัน, เวลาเปลี่ยน (ขึ้น/ลง).
2. ลักษณะการกู้คืนแบบย้อนกลับ
วัดพฤติกรรมการฟื้นตัวแบบย้อนกลับของไดโอดร่างกายในระหว่างการสลับ, ผู้สนับสนุนหลักในการสลับการสูญเสียและการสร้างสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า.
ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ค่าธรรมเนียมการกู้คืนย้อนกลับ (คิวอาร์), เวลาฟื้นตัวแบบย้อนกลับ, กระแสการกู้คืนย้อนกลับสูงสุด.
3. การจำแนกลักษณะเฉพาะในสถานะคงที่
ตรวจสอบความต้านทานในสถานะและแรงดันตกคร่อมของอุปกรณ์ตลอดช่วงกระแสไฟและอุณหภูมิที่กำหนด.
ตัวชี้วัดที่สำคัญ: แนวต้าน (ถ(บน)) เทียบกับ. อุณหภูมิ, แรงดันตกคร่อม, การสูญเสียการนำกระแสไฟฟ้าที่พิกัดกระแส.
4. การขับเกตและพฤติกรรมเกณฑ์
กำหนดลักษณะค่าธรรมเนียมเกต, แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์, และข้อกำหนดไดรฟ์เกตเพื่อตรวจสอบความเข้ากันได้กับการออกแบบวงจรไดรเวอร์ที่ต้องการ.
ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ค่าธรรมเนียมประตู (ถาม), แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์, ข้อกำหนดกระแสไฟของเกทไดรฟ์ข้ามความถี่สวิตชิ่ง.
5. ความต้านทานความร้อนและความทนทานของการปั่นจักรยานด้วยพลังงาน
วัดความต้านทานความร้อนจากจุดต่อไปยังเคส และทำการทดสอบการหมุนเวียนกำลังเพื่อตรวจสอบความทนทานของโมดูลภายใต้ความเครียดจากความร้อนซ้ำๆ จากการทำงานของสวิตช์.
ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ความต้านทานความร้อน (ทางแยกต่อกรณี), รอบไปสู่ความล้มเหลวภายใต้การแกว่งของอุณหภูมิที่กำหนด, แนวโน้มการเสื่อมสภาพของความต้านทานออนตลอดวงจร.
6. การสูญเสียการสลับความถี่สูงทั่วทั้งซองจดหมายปฏิบัติการ
ขยายลักษณะเฉพาะแบบพัลส์คู่ตลอดแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด, ปัจจุบัน, และช่วงอุณหภูมิที่อุปกรณ์จะเห็นในการทำงานจริงของอินเวอร์เตอร์, สร้างแผนที่การสูญเสียการสลับที่สมบูรณ์สำหรับการสร้างแบบจำลองประสิทธิภาพระดับระบบ.
ตัวชี้วัดที่สำคัญ: การสลับแผนผังการสูญเสียข้ามกริดแรงดัน/กระแส/อุณหภูมิ, ความแม่นยำในการทำนายประสิทธิภาพเมื่อป้อนเข้าสู่แบบจำลองระดับระบบ.
การเลือกม้านั่งทดสอบหมายความว่าอย่างไร
การทดสอบโมดูลพลังงาน SiC/GaN ต้องใช้การตั้งค่าการทดสอบแบบพัลส์คู่โดยเฉพาะพร้อมโพรบแรงดันไฟฟ้าและกระแสแบนด์วิธสูง, อุปกรณ์ทดสอบความเหนี่ยวนำต่ำ, และระบบเก็บข้อมูลที่สามารถแก้ไขเหตุการณ์การสลับระดับนาโนวินาทีได้ — ความสามารถที่แตกต่างออกไป, และเสริมให้, แท่นทดสอบอินเวอร์เตอร์ฉุดลากระดับระบบ. เนื่องจากการปรับใช้แบบ wide-bandgap ไต่ขึ้นไปสู่ส่วนแบ่งการผลิต EV ที่มากขึ้น, ซัพพลายเออร์และระดับ 1 ที่นำอุปกรณ์ SiC หรือ GaN มาสู่การออกแบบอินเวอร์เตอร์ของตนเอง จำเป็นต้องมีการระบุคุณลักษณะระดับอุปกรณ์นี้ภายในองค์กรเพิ่มมากขึ้น แทนที่จะอาศัยเอกสารข้อมูลของผู้จำหน่ายเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด. เนื่องจากปรสิตที่ติดอยู่ส่งผลโดยตรงต่อผลลัพธ์ที่วัดได้, นอกจากนี้ ยังควรตรวจสอบการตั้งค่าการทดสอบกับอุปกรณ์อ้างอิงที่รู้จัก ก่อนที่จะเชื่อถือข้อมูลเปรียบเทียบระหว่างซัพพลายเออร์ SiC หรือ GaN ต่างๆ. หากคุณกำลังสร้างความสามารถในการระบุคุณลักษณะของโมดูลกำลังควบคู่ไปกับโปรแกรมทดสอบอินเวอร์เตอร์และมอเตอร์, พูดคุยกับทีมวิศวกรของเรา เกี่ยวกับการตั้งค่าการทดสอบแบบ double-pulse สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของอุปกรณ์แบบ wide-bandgap.
พูดคุยกับวิศวกร
ต้องการความช่วยเหลือในการเลือกอุปกรณ์ทดสอบ?
บอกประเภทมอเตอร์ของคุณให้เราทราบ, ข้อกำหนดด้านช่วงกำลังและการทดสอบ — เราจะแนะนำการกำหนดค่าแท่นทดสอบที่เหมาะสมภายใน 24 ชั่วโมง.
