Tecnología y soluciones
Los dispositivos de potencia son el término general para los componentes electrónicos y dispositivos electrónicos. Como el núcleo de la conversión de energía y el control de circuitos, utilizan la conductividad unidireccional de los semiconductores para cambiar el voltaje, la frecuencia y la fase en los dispositivos electrónicos, realizando principalmente funciones como conversión de energía, amplificación de potencia, conmutación de energía, protección de línea, inversión (de CC a CA) y rectificación (de CA a CC) en los circuitos. Los dispositivos de alta potencia generalmente se refieren a componentes electrónicos con calificaciones de voltaje superiores a 1200V y calificaciones de corriente superiores a 300A, entregando una potencia de salida significativa. Se pueden clasificar en dispositivos semi-controlados, totalmente controlados y no controlables. Entre ellos, los tiristores son dispositivos semi-controlados, con la mayor capacidad de resistencia a voltaje y corriente; los diodos de potencia son dispositivos no controlables con una estructura simple, principio y operación confiables. También se pueden clasificar en dispositivos controlados por voltaje y dispositivos controlados por corriente. Entre ellos, el GTO y el GTR son dispositivos controlados por corriente, y el IGBT y el MOSFET de potencia son dispositivos controlados por voltaje.
Los semiconductores de potencia se utilizan ampliamente en industrias como la nueva energía (energía eólica, fotovoltaica, vehículos eléctricos), electrónica de consumo, redes inteligentes y transporte ferroviario. Como dispositivos principales de electrónica de potencia, el IGBT y el MOSFET se utilizan ampliamente en campos como computadoras y comunicaciones. Los semiconductores de RF basados en nitruro de galio (GaN) apoyan la construcción de estaciones base 5G y sistemas de internet industrial, mientras que los semiconductores de potencia basados en carburo de silicio (SiC) y los IGBTs apoyan el desarrollo de vehículos de nueva energía, estaciones de carga, fuentes de alimentación para estaciones base/centros de datos, sistemas de ultra alto voltaje y sistemas de transporte ferroviario.
Impulsado por el crecimiento constante del mercado de semiconductores de potencia, los requisitos de rendimiento para los semiconductores están aumentando continuamente. Asegurar que los dispositivos de potencia de alta velocidad seleccionados funcionen de manera estable y confiable en entornos de alta temperatura, alta radiación y alta potencia presenta desafíos significativos de prueba para los ingenieros de diseño. Esto es especialmente cierto para los dispositivos fabricados con materiales avanzados como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), los cuales generalmente requieren niveles más altos de voltaje y potencia, tiempos de conmutación más rápidos y pruebas exhaustivas desde el nivel de oblea hasta los dispositivos empaquetados.
Necesitamos comprender las características dinámicas de los dispositivos de potencia: los componentes discretos de alta potencia (como transistores de potencia, diodos de potencia y tiristores, con orientaciones verticales o laterales) y las mediciones eléctricas de amplificadores de alta potencia son parte de las pruebas de dispositivos de alta potencia, que normalmente implican mediciones con pulsos o corrientes de CC superiores a 500V (alto voltaje) y/o 1A (alta corriente).
La caracterización de las propiedades de las obleas para dispositivos de alta potencia enfrenta varios desafíos: el impacto de la resistencia de contacto entre la etapa de la oblea y la parte posterior de la oblea en los parámetros de prueba, el riesgo de daño a los pads metálicos de dispositivos de alta corriente, y el aumento de la corriente de fuga bajo condiciones de alto voltaje y temperatura. Abordar cómo medir las bajas corrientes de fuga, prevenir que el aire pase por ionización por colisión bajo la influencia de campos eléctricos, lo que puede llevar a una ruptura dieléctrica entre los electrodos, es crucial. Además, a medida que el aire se calienta, los rápidos aumentos de temperatura pueden generar fenómenos de arco eléctrico. Garantizar un entorno seguro para los operadores para evitar contactos accidentales en condiciones de alto voltaje y temperaturas variables también es una preocupación importante.
Muestra de semiconductor: GaN
La precisión del movimiento del soporte de aguja es de 0.6um, la corriente de fuga del chuck es ≤100fA, la precisión del movimiento XYZ del chuck y microscopio es de 0.1um, con capacidad de soportar voltajes de 3K-10KV y temperaturas de hasta 200℃.
1. Carga manual: El software controla la extracción del chuck, se coloca manualmente la oblea sobre el chuck, se abre el interruptor de adsorción para absorber la oblea y se mueve el chuck a la cavidad. Luego, el software controla el chuck para que regrese a su posición original.
2. El software controla el motor para mover el chuck y el microscopio hacia arriba y hacia abajo hasta que se pueda ver preliminarmente la superficie de la oblea. Se puede usar la función de enfoque automático para enfocar rápidamente la superficie.
3. Utilice la función de alineación automática para ajustar la rotación de la oblea hasta que esté nivelada.
4. Utilice fijaciones de alto voltaje y sondas de tres ejes para fijar con precisión sobre el PAD correspondiente.
5. Verifique el contacto entre la sonda y el PAD, y la conexión del medidor. Deje caer aceite de flúor sobre la aguja y colóquela bajo alto voltaje para la ignición antes de aplicar una señal eléctrica para la prueba.
1. El chuck y el microscopio son controlados por software para mover el motor, con una precisión de movimiento de 0.1um.
2. Equipado con un sistema óptico confocal de triple aumento, con 3 zooms y un campo de visión múltiple integrado, mostrando múltiples campos de visión simultáneamente, lo que proporciona una experiencia extremadamente conveniente para apuntar con la aguja.
3. Los chucks de alto voltaje, las fijaciones de alto voltaje y las sondas de derivación pueden soportar condiciones de alto voltaje y corriente durante las pruebas de potencia.
4. Equipado con una plataforma de aislamiento de vibraciones de alto rendimiento integrada y una barrera de aislamiento externa, evita las vibraciones causadas por los operadores. El tiempo de recuperación rápida de vibraciones es menor a 1 segundo, proporcionando un entorno de alta estabilidad para las pruebas.
5. El cortina de luz infrarroja puede detectar continuamente. Si alguien se acerca erróneamente a la parte de alto voltaje durante la prueba de alto voltaje, el programa se detendrá inmediatamente para proteger la seguridad del personal.
Pruebas de dispositivos horizontales (los dispositivos verticales se pueden probar utilizando electrodos en la parte posterior del chuck).
