安泰測試給西安交通大學(xué)提供方案—（四）IGBT與三代半導體SiC雙脈沖測試方案

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方案簡(jiǎn)介：日前，基于SiC和GaN的第三代半導體技術(shù)蓬勃發(fā)展，其對應的分立器件性能測試需求也隨之而來(lái)。其較高的dv/dt與di/dt給性能測試帶了不少困難。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，加速三代半導體測試流程。

三代半導體由于其寬禁帶所帶來(lái)的，低驅動(dòng)電壓，低開(kāi)關(guān)損耗等特點(diǎn)，有著(zhù)光伏，風(fēng)電，特高壓傳輸，儲能，新能源汽車(chē)等廣泛的應用市場(chǎng).

作為重要的開(kāi)關(guān)器件，三代半導體也延續了以往的IGBT測試過(guò)程中需要考慮的重要參數，如開(kāi)關(guān)，導通，關(guān)斷情況下的電壓電流以及損耗等。除了上下管Vgs測試以外，最為重要的便是雙脈沖測試，它主要用以衡量開(kāi)啟參數，關(guān)閉參數，反向恢復參數等。

雙脈沖測試中不同部分器件的工作狀態(tài)：

1. 初始長(cháng)脈寬，在負載電感器中建立起電流，最大值達到所要求的電流值

2. 關(guān)斷，在diode中產(chǎn)生電流，該電流與電感電流一致，因而整體體現為電流零位

3. 窄脈沖，由于diode的恢復，會(huì )在起始位置造成電流過(guò)沖，故產(chǎn)生尖峰

在測試過(guò)程中，Gate驅動(dòng)電壓，要求為兩個(gè)連續脈寬可調的脈沖串。一般需要專(zhuān)門(mén)設計驅動(dòng)模塊，并對其對應的功能進(jìn)行編輯設計，成本較高，且參數修改操作繁瑣復雜�；蛘呤褂肁FG加隔離驅動(dòng)電路的方式，但是傳統的AFG基礎功能智能生成脈寬不變的脈沖串，參數可調的脈沖串需要通過(guò)電腦軟件編輯的方式來(lái)實(shí)現。泰克AFG31000完美的解決了上述的問(wèn)題，其開(kāi)創(chuàng )性的在儀器上內嵌了雙脈沖編輯器，方便快捷的完成雙脈沖參數設置和調整。

在完成驅動(dòng)電壓的雙脈沖設置之后，之后便是Vgs的測量，由于SiC單管高達800V的Vds電壓，導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，因此對差分探頭的共模抑制比提出了很高的要求。

若 100 V 共模電壓, 20 dB  (既10:1)共模抑制比    100MHz 100 V  除以10 à 10 V error 光隔離提供120dB（既1M：1）共模抑制比 100V除以1M à 100uV error

泰克 TIVP系列光隔離探頭擁有卓越的共模抑制比，高達160dB，即使在100M的測試頻率下依舊可以穩定在120dB，既1000000：1的誤差。若以共模電壓1000V舉例，其測試時(shí)引入的誤差僅為1mV
輸入電容＜3pF
共模電壓＞±60KV
測量范圍至3.3KV（需添加對應衰減連接器）

幾種常見(jiàn)的Vgs測試對比，其中TPP1000為下管電壓測試，途中可以明顯看出光隔離塔頭的振鈴以及畸變要小的多。雙脈沖測試，除了要對Vgs，Vds電壓考量外，還需要對Ids進(jìn)行考量。對于以SiC以及GaN為襯底的三代半導體器件，其di/dt可能會(huì )高達幾十千A/us，對電流探頭的帶寬有了新的要求。由于其需要測試開(kāi)關(guān)的整個(gè)動(dòng)態(tài)響應過(guò)程，要求電流探頭需從DC起，至測量要求帶寬。Shunt測試方法，可以實(shí)現很高的測試帶寬，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則完美的解決類(lèi)似的問(wèn)題。

另外由于超高的開(kāi)關(guān)速度，體現在信號上既為更快的信號，更高的帶寬要求，其對探頭與DUT之間的連接，也有了更高的要求。

泰克光隔離探頭使用MMCX接口連接器，能夠最大程度上降低連接引入的噪聲，還原最真實(shí)的測量結果

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