Na rozdíl od typických polovodičů, které slouží ke zpracování dat, například procesorů a pamětí, řídí silové polovodiče elektrickou energii a nazývají se silová zařízení. Tato kapitola uvádí příklady, jak silové polovodiče (silová zařízení) pozorovat a měřit pomocí digitálních mikroskopů.

Pozorování a měření silových polovodičů (silových zařízení) pomocí digitálních mikroskopů

Co je silový polovodič?

I když nejde o jasnou definici, jako silové polovodiče označujeme polovodiče, které ovládají velké napětí a proudy a jejich jmenovitý proud je 1 A nebo vyšší.

Funkce silových polovodičů

Střídač:
Mění stejnosměrný proud (DC) na střídavý proud (AC).
  • A: Střídač
  • a: Stejnosměrný proud
  • b: Střídavý proud
Měnič:
Mění AC na DC.
  • A: Měnič
  • a: Střídavý proud
  • b: Stejnosměrný proud
Převod frekvence:
Mění frekvenci AC:
  • A: Převod frekvence
  • a: Střídavý proud
Regulátor:
Mění napětí DC.
  • A: Regulátor
  • a: Stejnosměrný proud

Typy a charakteristiky silových polovodičů

Výkonová dioda

Funkce: Usměrnění
Výkonové diody vedou proud jedním směrem bez přepínání.

Výkonový tranzistor

Funkce: Přepínání a zesilování

Tyristor
Tyristory byly první dostupné výkonové tranzistory a je pro ně charakteristické vysoké zkušební napětí.
Výkonový tranzistor řízený elektrickým polem (MOSFET)
Výkonové tranzistory MOSFET charakterizuje vysoká rychlost a vysoká frekvence. Tyto výkonové tranzistory se obvykle používají u produktů s nízkým rozsahem zkušebního napětí do přibližně 200 V. Mezi typické produkty patří IT zařízení jako notebooky.
Bipolární tranzistor s izolovaným hradlem (IGBT)
Tranzistory IGBT charakterizuje vysoké zkušební napětí, vysoká rychlost a vysoká frekvence. Tyto výkonové tranzistory se obvykle používají u produktů se středním až vysokým rozsahem zkušebního napětí 200 V a vyšším. Mezi typické produkty patří elektrická vozidla, hybridní vozidla a železniční vagóny.

Příklady pozorování a měření silových polovodičů (silových zařízení) pomocí digitálních mikroskopů

Zde jsou nejnovější příklady pozorování a měření silových polovodičů pomocí digitálního 4K mikroskopu řady VHX od společnosti KEYENCE.

3D měření otlaků od sond na silovém polovodiči
1000×, koaxiální osvětlení
3D měření otlaku od sondy na tranzistoru IGBT
1000×, koaxiální osvětlení

Pozorování vadného dílu na silovém polovodiči

Nepravidelnosti povrchu se vizualizují v režimu optického stínového efektu, což umožňuje rychle určit, zda byly vady způsobeny adhezí nebo otlaky.

200×, koaxiální osvětlení
Snímek v režimu optického stínového efektu (barevná mapa)

Pozorování materiálu na wafery pro silové polovodiče

Použití funkce odstranění kruhových odlesků eliminuje odlesky od povrchů.

100×, kruhové osvětlení, běžný snímek
Snímek po odstranění kruhových odlesků

Pozorování výplní pryskyřičných forem pro silové polovodiče

Použití funkce HDR zlepšuje kontrast, což umožňuje přesně měřit profily výplní.

1000×, koaxiální osvětlení + HDR
Automatické počítání a měření oblasti