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ELETTRONICA OGGI 497 - OTTOBRE 2021 61 prestazioni, nel corso del prossimo decennio i sistemi di alimentazione dovranno fare molto più affidamento sui materiali emergenti dei semiconduttori ad ampio intervallo di banda, come il nitruro di gallio (GaN) e il carburo di silicio (SiC). Questi materiali sono in grado di supportare tensioni e velocità di commutazione più elevate, con migliori efficienze di conversione dell’energia e conseguenti minori perdite termiche. Sebbene i componenti discreti di potenza (MOSFET, IGBT, diodi, e così via) basati su GaN e SiC offrano diversi vantaggi operativi, richiedono anche test di caratterizzazione dettagliati in relazione di parametri chiave, da tenere sotto controllo, come ad esempio l’impatto delle induttanze parassite. Inoltre, dato l’aumento delle velocità di commutazione che gli alimentatori che utilizzano componenti discreti di potenza ad ampia banda sono in grado di supportare, sono necessari maggiori verifiche dal punto di vista dell’interferenza elettromagnetica (EMI). L’avvento del 5G comporterà l’apertura di bande di frequenza completamente nuove per la comunicazione mobile e le tecnologie mmWave a frequenze di 28 GHz e superiori verranno introdotte nell’uso corrente. Ciò significa che sarà necessario eseguire test di conformità completi su elevati volumi di dispositivi mmWave prodotti nelle fabbriche. Utilizzo di apparecchiature adeguate Come abbiamo visto, sono tanti i diversi tipi di test che potrebbero dover essere eseguiti sui dispositivi a semiconduttore al termine della loro fabbricazione. È, quindi, fondamentale avere accesso all’apparecchiatura giusta. Di seguito sono riportati alcuni degli elementi che possono essere impiegati da tecnici e ingegneri per l’esecuzione delle attività di test già descritte. L’analizzatoreB1505Adi Keysight (Fig.1)èriconosciutocome uno strumento molto utile in termini di caratterizzazione dei dispositivi a semiconduttore di potenza. Attraverso questo analizzatore di parametri, è possibile eseguire operazioni di misurazione di capacità-tensione e corrente- tensione ad alta precisione. Dispone di intervalli di tensione e corrente che vanno rispettivamente fino a 10 kV e 1.500 A, oltre a capacità di misure di precisione: impulsi di 10 μs e resistenze dell’ordine dei μΩ. Utilizzando questa singola unità, gli ingegneri possono eseguire operazioni di test che in precedenza avrebbero richiesto più apparecchiature. È in grado di esaminare i valori della carica di gate, della resistenza in conduzione e della tensione di rottura dei componenti discreti di potenza (compresi quelli che utilizzano tecnologie a intervallo di banda ampio), nonché lo studio dei transitori ultraveloci. Inoltre, può essere utilizzataperverificare leproprietàoperativedegli elettrodi nelle batterie agli ioni di litio dei veicoli elettrici. Grazie alla sua costruzione modulare, è possibile incorporare diversi elementi hardware aggiuntivi nella configurazione di test, secondo necessità. Con una risoluzione di 16 bit, l’analizzatore di forme d’onda di corrente del dispositivo CX3300 di Keysight è uno strumento molto efficace per attività avanzate di caratterizzazione della potenza. Attraverso l’utilizzo della tecnologia di machine learning (apprendimento automatico), questo strumento è in grado di acquisire forme d’onda ripetitive di tensione e corrente al fine di determinare la presenza di segnali anomali intermittenti che l’analisi manuale potrebbe trascurare. Keithley/Tektronix 4200A-SCS è un’unità di analisi dei parametri che aiuta a semplificare le impostazioni dei test ed è in grado di misurare contemporaneamente sia la corrente che la tensione sui suoi due canali. Mediante il collegamento del modulo aggiuntivo 4225-PMU, riesce a eseguire operazioni di caratterizzazione di corrente- tensione pulsata ad alta velocità. È supportata una frequenza di campionamento di 200 milioni di campioni/ sec., insieme a una risoluzione di corrente di 100 fA. È stata inclusa anche la funzionalità di acquisizione della forma d’onda transitoria per ricercare fenomeni come il degrado della corrente di drain, ecc. Altamente versatile, il 4200A-SCS può essere utilizzato nei test di componenti discreti di potenza, memorie non volatili, dispositivi MEMS e celle fotovoltaiche. La famiglia di tester R&S®CMW di Rohde & Schwarz (Fig. 2) risulta molto utile per le linee di produzione automatizzate in campo mobile. Il modello R&S®CMW100 offre una gamma di frequenza continua che arriva fino a 6 GHz, con una risoluzione di frequenza di 0,1 Hz e un’accuratezza di 0,5 dB. Questa unità consente l’esecuzione di test di conformità e a livello fisico, garantendo al contempo che i livelli di throughput rapidi siano sempre mantenuti. È altamente ottimizzata per test di grandi volumi di ricetrasmettitori RF per WLAN (come 802.11ax), LPWAN (come LoRa e SigFox) e utilizzo cellulare (incluso sub-6GHz 5G). Ha la capacità di testare fino a 8 dispositivi in parallelo. A integrazione di tutto ciò, si ha il modello R&S®CMX500 (adatto sia per le bande di frequenza sub-5GHz che mmWave 5G) e il tester R&S®CMP200 (pensato specificamente per l’utilizzo di mmWave). Coprendo un’ampia gamma di frequenze che arriva fino a 110 GHz con una risoluzione di frequenza 1 Hz, l’analizzatore di rete R&S®ZVA di Rohde & Schwarz è ideale per la caratterizzazione di un’ampia gamma di dispositivi wireless. L’unità offre un range dinamico leader nel settore che supera i 140 dB. Possibili opzioni di approvvigionamento Il vasto portafoglio di soluzioni di test disponibili tramite Electro Rent consente ai produttori di semiconduttori di T&M 5G URLLC