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作者：泰克科技 在當今快速發(fā)展的電力電子技術(shù)領(lǐng)域，功率半導體器件的性能優(yōu)化至關(guān)重要。雙脈沖測試（DPT）作為一種關(guān)鍵的測試方法，為功率器件的動態(tài)行為評估提供了精準的手段。本文將深入解析雙脈沖測試的原理、應(yīng)用及泰克科技在這一領(lǐng)域的先進解決方案，并介紹泰克專家高遠新書的相關(guān)內(nèi)容。 雙脈沖測試的目標參數(shù) 在設(shè)計功率轉(zhuǎn)換器時，理想狀態(tài)是功率損耗為零，但現(xiàn)實中開關(guān)損耗不可避免。傳統(tǒng)的硅基轉(zhuǎn)換器效率約為87%至90%，這意味著10%至13%的輸入功率以廢熱形式耗散，其中大部分損耗發(fā)生在MOSFET或IGBT等開關(guān)器件中。因此，精確測量這些器件的開關(guān)參數(shù)對于優(yōu)化設(shè)計、提升效率至關(guān)重要。 雙脈沖測試是測量MOSFET或IGBT開關(guān)參數(shù)的首選方法，被廣泛應(yīng)用于JEDEC和IEC標準中，如JEP182、JESD24-10、IEC 60747-9等。該測試方法能夠在受控的電壓、電流和溫度條件下，通過脈沖限制被測器件（DUT）的自發(fā)熱并保持穩(wěn)定的結(jié)溫，從而準確測量開關(guān)參數(shù)。 雙脈沖測試的目標是測量以下開關(guān)參數(shù)： • 導通參數(shù)：包括導通延遲時間td(on)、VDS下降時間tf、導通時間ton、最大漏極電流ID、dv/dt、di/dt、導通能量Eon和動態(tài)導通電阻RDS(on)。 • 關(guān)斷參數(shù)：包括關(guān)斷延遲時間td(off)、VDS上升時間tr、關(guān)斷時間toff、最大漏源電壓VDSM、dv/dt、di/dt、關(guān)斷能量Eoff和輸出電荷Qoss。 • 反向恢復(fù)參數(shù)：包括反向恢復(fù)時間tr、反向恢復(fù)電流Ir、反向恢復(fù)電荷Qrr、反向恢復(fù)能量Err和正向?qū)妷篤SD。 雙脈沖測試的三階段 典型的雙脈沖測試電路如圖1所示，通過高側(cè)和低側(cè)FET的配置，實現(xiàn)對功率器件的精確測量。 測試分為三個重要階段： 1) 建立目標測試電流，調(diào)整第一個脈沖的寬度以通過負載電感提供所需的測試電流。 2) 第一個脈沖的關(guān)斷及測量，此時 Id已達到目標測試電流，并在功率器件關(guān)斷時降至零。測量關(guān)斷延遲(td(off))、下降時間( tf )、關(guān)斷時間( toff)、關(guān)斷能量(Eoff)、dv/dt 和di/dt。負載電流從負載電感流經(jīng)續(xù)流二極管。關(guān)斷時間保持較短以將負載電流維持在目標Id。 3) 第二個脈沖的導通及測量，在此階段進行導通測量，目標Id開始重新流入功率器件。導通期間的電流過沖是由于續(xù)流二極管反向恢復(fù)時的暫時過量電流。第二個脈沖寬度僅保持足夠長以確保穩(wěn)定測量，同時避免過熱。 
圖1：用于測量低側(cè)FET開關(guān)損耗的雙脈沖測試電路；圖2：以MOSFET為DUT的電流流向；圖3：以IGBT為DUT的電流流向。
圖4：雙脈沖測試波形。頂部波形顯示施加到柵極或柵極驅(qū)動器的信號。底部信號是對應(yīng)的漏極電流（Ic）和漏源電壓（VDS）。測量在第1和第2階段以及第2和第3階段之間的過渡處進行。 泰克科技的雙脈沖測試解決方案
泰克科技提供全面的儀器、探頭和軟件，以滿足雙脈沖測試的需求。典型的儀器配置包括： • 信號源：提供柵極驅(qū)動信號，通常使用任意/函數(shù)發(fā)生器（AFG），如AFG31000系列或內(nèi)置在示波器中的AFG。 • 直流電源：提供足夠的漏極電壓和電流，如EA–PSI 10000可編程電源或Keithley 2657A高壓源測量單元。 • 多通道數(shù)字示波器：用于采集和測量VDS、VGS和ID，如泰克5系列B MSO, 4 系列B MSO 和6 系列B MSO 操作相同，只是規(guī)格不同。 • 示波器探頭：探頭選擇對獲得有效結(jié)果至關(guān)重要，泰克科技提供多種探頭以滿足不同測試需求。 • 雙脈沖測試應(yīng)用軟件：如4、5和6系列B MSO的雙脈沖測試軟件Opt. WBG-DPT，有助于進行可重復(fù)的測量。 泰克科技的雙脈沖測試解決方案具有顯著優(yōu)勢。其自動化測量功能相比手動測試方法，能夠顯著提高測量效率和準確性。此外，泰克科技還提供詳細的雙脈沖測試示例詳解，包括導通能量與關(guān)斷能量計算方法、反向恢復(fù)能量損耗計算公式等。 《SiC功率器件》新版深入探討雙脈沖測試 《SiC功率器件：特性、測試和應(yīng)用技術(shù)》第二版即將重磅發(fā)布，其作者高遠先生作為泰克科技的資深行業(yè)專家，憑借多年在碳化硅器件測試與表征領(lǐng)域的深厚積累，為本書注入了極具價值的專業(yè)內(nèi)容。此次新書不僅對SiC功率器件的特性、測試和應(yīng)用技術(shù)進行了全面而深入的剖析，更在第5章中由泰克科技詳細闡述了雙脈沖測試技術(shù)的關(guān)鍵要素，涵蓋基本原理、參數(shù)設(shè)定、測試平臺搭建、測量儀器及設(shè)備選型等多方面內(nèi)容。書中還深入探討了電壓測量點間寄生參數(shù)的影響，并針對不同測試場景提出了動態(tài)特性測試結(jié)果的評判標準與雙脈沖測試設(shè)備的選型要點，極具實用價值。 隨著國產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，此次第二版的更新，無疑為工程師和科研工作者提供了與時俱進的行業(yè)動態(tài)與技術(shù)指引。此外，本書的英文版也將在7月與全球讀者見面，進一步擴大其在國際領(lǐng)域的影響力，助力全球碳化硅技術(shù)的交流與發(fā)展。 雙脈沖測試是功率半導體器件測試的關(guān)鍵技術(shù)，泰克科技憑借其先進的儀器和軟件，為工程師提供了強大的測試支持。高遠先生的新書《SiC功率器件：特性、測試和應(yīng)用技術(shù)》進一步深化了對SiC器件測試技術(shù)的理解，為行業(yè)的發(fā)展提供了寶貴的參考。 |
