IGBT與三代半導(dǎo)體SiC雙脈沖測(cè)試方案
方案簡(jiǎn)介:日前,基于SiC和GaN的第三代半導(dǎo)體技術(shù)蓬勃發(fā)展,其對(duì)應(yīng)的分立器件性能測(cè)試需求也隨之而來。其較高的dv/dt與di/dt給性能測(cè)試帶了不少困難。泰克的TIVP系列光隔離探頭,以其優(yōu)越的160dB共模抑制比,超低的前端電容,豐富的連接方式,搭配便捷的AFG31000雙脈沖輸出功能,加速三代半導(dǎo)體測(cè)試流程。
三代半導(dǎo)體由于其寬禁帶所帶來的,低驅(qū)動(dòng)電壓,低開關(guān)損耗等特點(diǎn),有著光伏,風(fēng)電,特高壓傳輸,儲(chǔ)能,新能源汽車等廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。
作為重要的開關(guān)器件,三代半導(dǎo)體也延續(xù)了以往的IGBT測(cè)試過程中需要考慮的重要參數(shù),如開關(guān),導(dǎo)通,關(guān)斷情況下的電壓電流以及損耗等。除了上下管Vgs測(cè)試以外,便是雙脈沖測(cè)試,它主要用以衡量開啟參數(shù),關(guān)閉參數(shù),反向恢復(fù)參數(shù)等。
雙脈沖測(cè)試中不同部分器件的工作狀態(tài):
- 初始長脈寬,在負(fù)載電感器中建立起電流,最大值達(dá)到所要求的電流值
- 關(guān)斷,在diode中產(chǎn)生電流,該電流與電感電流一致,因而整體體現(xiàn)為電流零位
- 窄脈沖,由于diode的恢復(fù),會(huì)在起始位置造成電流過沖,故產(chǎn)生尖峰
在測(cè)試過程中,Gate驅(qū)動(dòng)電壓,要求為兩個(gè)連續(xù)脈寬可調(diào)的脈沖串。一般需要專門設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊,并對(duì)其對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行編輯設(shè)計(jì),成本較高,且參數(shù)修改操作繁瑣復(fù)雜?;蛘呤褂肁FG加隔離驅(qū)動(dòng)電路的方式,但是傳統(tǒng)的AFG基礎(chǔ)功能智能生成脈寬不變的脈沖串,參數(shù)可調(diào)的脈沖串需要通過電腦軟件編輯的方式來實(shí)現(xiàn)。泰克AFG31000完美的解決了上述的問題,其開創(chuàng)性的在儀器上內(nèi)嵌了雙脈沖編輯器,方便快捷的完成雙脈沖參數(shù)設(shè)置和調(diào)整。

在完成驅(qū)動(dòng)電壓的雙脈沖設(shè)置之后,之后便是Vgs的測(cè)量,由于SiC單管高達(dá)800V的Vds電壓,導(dǎo)致上管存在很高的浮地電壓。由于Gate電壓往往在十幾V左右,因此對(duì)差分探頭的共模抑制比提出了很高的要求。
泰克 TIVP系列光隔離探頭擁有卓越的共模抑制比,高達(dá)160dB,即使在100M的測(cè)試頻率下依舊可以穩(wěn)定在120dB,既1000000:1的誤差。若以共模電壓1000V舉例,其測(cè)試時(shí)引入的誤差僅為1mV
輸入電容<3pF
共模電壓>±60KV
測(cè)量范圍至3.3KV(需添加對(duì)應(yīng)衰減連接器)
TIVP探頭與LeCroyDA1855A的共模抑制比對(duì)比
幾種常見的Vgs測(cè)試對(duì)比,其中TPP1000為下管電壓測(cè)試,途中可以明顯看出光隔離塔頭的振鈴以及畸變要小的多。
雙脈沖測(cè)試,除了要對(duì)Vgs,Vds電壓考量外,還需要對(duì)Ids進(jìn)行考量。
對(duì)于以SiC以及GaN為襯底的三代半導(dǎo)體器件,其di/dt可能會(huì)高達(dá)幾十千A/us,對(duì)電流探頭的帶寬有了新的要求。由于其需要測(cè)試開關(guān)的整個(gè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程,要求電流探頭需從DC起,至測(cè)量要求帶寬。Shunt測(cè)試方法,可以實(shí)現(xiàn)很高的測(cè)試帶寬,但是由于有較高的共模電壓,因此一致受制于共模抑制比,泰克光隔離探頭的出現(xiàn)則完美的解決類似的問題。
Shunt 與羅氏線圈測(cè)試對(duì)比
另外由于超高的開關(guān)速度,體現(xiàn)在信號(hào)上既為更快的信號(hào),更高的帶寬要求,其對(duì)探頭與DUT之間的連接,也有了更高的要求。
傳統(tǒng)連接方式
不同線纜長度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響
泰克光隔離探頭使用MMCX接口連接器,能夠降低連接引入的噪聲,還原真實(shí)的測(cè)量結(jié)果