功率模塊IGBT雙脈沖測(cè)試方案

一、概述

雙脈沖測(cè)試是用于測(cè)量 MOSFET 和 IGBT 功率設(shè)備的開關(guān)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。在以前，設(shè)置雙脈沖測(cè)試非常耗時(shí)，因?yàn)楹瘮?shù)發(fā)生器沒有內(nèi)置的方式來配置和設(shè)置測(cè)試。

二、測(cè)量方法

對(duì)于在 SiC 和 GaN 器件上工作的功率設(shè)備工程師來說，更大限度地降低開關(guān)損耗仍然是一項(xiàng)主要挑戰(zhàn)。測(cè)量開關(guān)參數(shù)和評(píng)估硅、碳化硅、氮化鎵 MOSFET 和 IGBT 動(dòng)態(tài)行為的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法是雙脈沖測(cè)試 (DPT)。雙脈沖測(cè)試可用于測(cè)量設(shè)備開啟和關(guān)閉期間的能量損失，以及反向恢復(fù)參數(shù)。

（1）測(cè)試設(shè)備

使用兩臺(tái)設(shè)備執(zhí)行雙脈沖測(cè)試。一臺(tái)設(shè)備是被測(cè)設(shè)備 (DUT)，另一臺(tái)設(shè)備通常與 DUT 屬于同一類型。注意“高"側(cè)設(shè)備上的感應(yīng)負(fù)載。電感器用于復(fù)制轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中可能存在的電路條件。使用的儀器包括用于提供電壓的電源或 SMU，用于輸出脈沖（這些脈沖觸發(fā) MOSFET 的柵極，使其開啟以開始傳導(dǎo)電流）的任意函數(shù)發(fā)生器 (AFG)，以及用于測(cè)量生成的波形的示波器。

（2）驅(qū)動(dòng)信號(hào)

生成柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以執(zhí)行雙脈沖測(cè)試的簡(jiǎn)單方法是使用任意波形發(fā)生器 (AFG)。AFG 可用于生成柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以執(zhí)行雙脈沖測(cè)試。泰克 AFG31000 內(nèi)置雙脈沖測(cè)試應(yīng)用程序，可生成具有不同脈沖寬度的脈沖。

（3）測(cè)量反向恢復(fù)

二極管的反向恢復(fù)時(shí)間是衡量二極管中開關(guān)速度的指標(biāo)，因此會(huì)影響轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的開關(guān)損耗。反向恢復(fù)電流發(fā)生在第二個(gè)脈沖接通期間。如圖所示，在第 2 階段，二極管正向?qū)?。?dāng)?shù)蛡?cè) MOSFET 再次開啟時(shí)，二極管應(yīng)立即切換到反向阻斷狀態(tài)；但是，二極管將在短時(shí)間內(nèi)以相反的條件進(jìn)行，這被稱為反向恢復(fù)電流。這種反向恢復(fù)電流會(huì)轉(zhuǎn)化為能量損失，直接影響功率轉(zhuǎn)換器的效率。

（4）光隔離探頭

在半橋功率轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行高壓測(cè)信號(hào)測(cè)量具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)閰⒖紲y(cè)量的源端或集端會(huì)快速上下震蕩。SiC 和 GaN FET 等寬禁帶器件甚至更難測(cè)量，因其可以在幾納秒內(nèi)切換到高電壓?？焖僮兓墓材ｋ妷核a(chǎn)生的噪聲會(huì)泄漏到差分測(cè)量中，并隱藏 VGS 和 VDS 的真實(shí)情況。IsoVu 光隔離探頭具有全帶寬共模抑制性能，通常一次即可讓信號(hào)的真實(shí)情況一覽無余，可以按 100V/ns 或更快的速度在 ±60kV 的基準(zhǔn)電壓上提供精準(zhǔn)的差分測(cè)量，提供 200 MHz、500 MHz 和 1 GHz 的一系列帶寬，以適合您的預(yù)算并構(gòu)建具有特定項(xiàng)目所需性能的工作平臺(tái)。