Programmazione di uno strumento virtuale per lo studio sperimentale di affidabilità a lungo termine di circuiti e dispositivi di potenza a semiconduttore

Negli ultimi anni, il campo dell’elettronica di potenza si sta focalizzando sullo studio di materiali alternativi, come i semiconduttori wide band-gap, che consentono migliori prestazioni rispetto al più comune silicio. Tuttavia, allo stato dell’arte non è ancora disponibile una trattazione completa e definitiva riguardo l’affidabilità a lungo termine di tali materiali, fattore chiave per l’elettronica di potenza. Scopo di questa tesi è fornire un contributo allo studio sperimentale dell’affidabilità a lungo termine di transistori al nitruro di gallio (GaN) attraverso una caratterizzazione in-situ, stressando i dispositivi attraverso un circuito di conversione DC-DC di tipo Buck. In particolare, l’elaborato si concentra sulla realizzazione di un sistema automatico di caratterizzazione, implementato da uno strumento virtuale programmato in LabVIEW, in grado di gestire il sistema di acquisizione e di garantire un’accurata sincronizzazione degli strumenti utilizzati per la realizzazione del setup sperimentale. Il sistema deve eseguire prove in condizioni di degrado accelerato consentendo l’acquisizione sperimentale di caratteristiche DC ai terminali dei transistori dopo determinati periodi di funzionamento da convertitore, garantendo una corretta gestione e monitoraggio delle condizioni di potenziale guasto al fine di permettere lo svolgimento dello studio in sicurezza. Per la validazione dello strumento sono state effettuate delle misure preliminari di efficienza del convertitore e di caratterizzazione dei dispositivi e confrontate con le caratteristiche fornite dai costruttori. Dai risultati ottenuti si può affermare che tale strumento facilita il processo automatico di acquisizione in presenza di un banco di misura di significativa complessità, garantendo ripetibilità ed accuratezza in termini temporali, affidabilità di gestione complessiva e possibilità di monitoraggio di un numero elevato di parametri elettrici.