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作者：泰克科技 _____ 雙脈沖測試是表征功率半導體器件動(dòng)態(tài)特性的重要手段，適用于各類(lèi)功率器件，包括MOSFET、IGBT、Diode、SiC MOSFET、GaN HEMTs。同時(shí)，這項測試發(fā)生在器件研發(fā)、器件生產(chǎn)、系統應用等各個(gè)環(huán)節，測試結果有力地保證了器件的特性和質(zhì)量、功率變換器的指標和安全，可以說(shuō)是伴隨了功率器件生命的關(guān)鍵時(shí)刻。 隨著(zhù)先進(jìn)功率器件的問(wèn)世以及功率變換器設計愈發(fā)精細，器件研發(fā)工程師和電源工程師都越來(lái)越關(guān)注雙脈沖測試。 工欲善其事，必先利其器，擁有一套雙脈沖測試平臺是獲得正確評估結果的第一步。本文將破解雙脈沖平臺搭建的難題，快來(lái)看看吧。 下圖是雙脈沖測試平臺架構，并不復雜，主要包括：測試板、高壓電源、輔助電源、信號發(fā)生器、負載電感、示波器、電壓探頭、電流探頭。 
測試板 測試板是完成雙脈沖測試的核心，一般為半橋電路，有時(shí)也會(huì )采用根據實(shí)際系統應用的拓撲。其上主要部件包括母線(xiàn)電容、驅動(dòng)電路，母線(xiàn)電容為測試過(guò)程提供穩定的母線(xiàn)電壓和所需的電流，驅動(dòng)電路控制器件完成開(kāi)關(guān)動(dòng)作實(shí)現雙脈沖過(guò)程。 測試板的優(yōu)劣直接影響到評估結果的正確性。測試板需要首先需要確保在測量無(wú)誤的情況下不出現異常波形，比如電壓尖峰超過(guò)器件耐壓值、無(wú)法解釋的震蕩、橋臂短路等，否側這樣的測試結果是沒(méi)有價(jià)值的。對于服務(wù)于系統應用器件選型的測試需求，測試板可以直接選用變換器實(shí)際的電路板，這樣的測試結果可以直接用于電路設計。隨著(zhù)器件的開(kāi)關(guān)速度越來(lái)越快，對測試板的性能也提出了更高的要求，如回路電感、驅動(dòng)電路等，對此大家可以參考我們之前的文章“雙脈沖測試板盤(pán)點(diǎn)——SiC MOSFET 測試必備”。
Infineon公司推出了1200V CoolSiCTM MOSFET評估平臺、含主電路+驅動(dòng)的分立器件評估板、含主電路+驅動(dòng)的模塊評估板、模塊驅動(dòng)板，共4類(lèi)評估板。 高壓電源 高壓電源在測試開(kāi)始之前為測試板上的母線(xiàn)電容充電，起到設定測試電壓的作用。母線(xiàn)電容容值一般較大，從幾十uF到幾mF不等，這就要求高壓電源對容性負載的穩壓能力要強。雙脈沖測試中，測試電壓一般不超過(guò)器件的耐壓值，故可以根據被測器件的電壓等級來(lái)確定高壓電源的電壓輸出能力。同時(shí)，同一雙脈沖測試平臺往往會(huì )用于測試不同電壓等級的器件，這就要求高壓電源的輸出電壓精度需要滿(mǎn)足測試要求。 此外，在雙脈沖測試中，測試電流是由被充滿(mǎn)電的母線(xiàn)電容提供的，高壓電源在測試過(guò)程中并不提供能量。故高壓電源可以選擇功率較小的型號，一方面可以節約成本，一方面可以降低噪聲。 高壓電源可以選擇泰克吉時(shí)利的2260B-800-2直流電源。
輔助電源 輔助電源的作用是為測試板上的驅動(dòng)電路供電，所需電壓一般在20V以?xún)�，所需功率一般�?0W以?xún)�。同時(shí)，對于上下管都是開(kāi)關(guān)管的測試板，可以選擇雙通道輸出的輔助電源為上下管的驅動(dòng)電壓分別供電；對于三電平電路的雙脈沖測試，可以選擇三通道輸出的輔助電源為每個(gè)器件的驅動(dòng)電壓分別供電。這樣的好處是可以提高測試電路的可靠性，不會(huì )因為某一驅動(dòng)電路故障而影響其他驅動(dòng)電路。 輔助電源可以選擇泰克吉時(shí)利的 2220 / 2230 / 2231系列直流電源。
信號發(fā)生器 信號發(fā)生器的功能是向測試板上的驅動(dòng)電路發(fā)出雙脈沖信號，完成雙脈沖測試。由于測試所需的雙脈沖信號頻率不高，且其上升下降速度對測試的影響很小，故選擇各廠(chǎng)商能提供的最基礎的型號發(fā)生器即可。 不過(guò)需要注意的是，對雙脈沖測試平臺進(jìn)行改造后還可以進(jìn)行多脈沖測試、短路測試、雪崩測試、電源開(kāi)環(huán)測試，此時(shí)往往所需的控制信號就不止一路了。所以在搭建雙脈沖測試平臺時(shí)可以選擇雙通道輸出的信號發(fā)生器，以提高靈活度。 同時(shí)，在進(jìn)行雙脈沖測試時(shí)，需要不斷根據測試條件調整雙脈沖信號的脈寬和間隔，老式的信號發(fā)生器需要手動(dòng)輸入編輯波形或上位機編程來(lái)實(shí)現，十分不方便。針對這個(gè)問(wèn)題，可以選擇泰克科技的AFG31021（單通道）或AFG31022（雙通道）信號發(fā)生器，其上搭載的雙脈沖測試app可以快捷地實(shí)現雙脈沖信號設置。
AFG31000系列任意波函數發(fā)生器，雙脈沖測試app界面 示波器 示波器用于被測器件開(kāi)關(guān)過(guò)程波形的采集，至少包含驅動(dòng)波形、端電壓波形和端電流波形，故可以選擇4通道示波器。此外，又是需要同時(shí)對上下管器件進(jìn)行測試，這時(shí)就可以選擇8通道示波器，可以輕松搞定多路信號的采集。 在示波器選擇時(shí)，還需要考慮其帶寬、分辨率、噪聲、采樣率等。傳統的器件開(kāi)關(guān)速度慢，對示波器的要求不高。但隨著(zhù)越來(lái)越多先進(jìn)功率器件的出現，其電壓電流范圍更廣、開(kāi)關(guān)速度更快，對用于雙脈沖測試的示波器提出了更高的要求。 示波器可以選擇泰克的MSO5B和MSO6B系列示波器的1GHz版本，能夠滿(mǎn)足高開(kāi)關(guān)速度對帶寬的要求，其具有12bit ADC可顯著(zhù)提高測量精度、降低測量噪聲，特別對高壓大電流器件效果最為顯著(zhù)。此外，MSO5B和MSO6B系列示波器提供4通道、6通道、8通道3種配置選擇。
泰克MSO5B系列高分辨率多通道示波器，泰克MSO6B系列高分辨率低噪聲示波器 電壓探頭 電壓探頭用于測量被測器件的驅動(dòng)電壓波形和端電壓波形。 10倍無(wú)源探頭：帶寬高可達1GHz、衰減倍數小，使用無(wú)源探頭能夠獲得精準的驅動(dòng)電壓波形。由于其屬于無(wú)源探頭，故僅能用于測量下管器件的驅動(dòng)電壓。同時(shí)還可用于200V以下器件端電壓測量，能夠獲的最精準的端電壓測量結果。在使用時(shí)同樣需要注意接地線(xiàn)的影響和阻抗匹配問(wèn)題，且只能用于下管測量。在使用10倍無(wú)源探頭測量驅動(dòng)電壓時(shí)，需要注意接地線(xiàn)的影響和阻抗匹配。
泰克10X無(wú)源探頭 高壓?jiǎn)味颂筋^：最高測量范圍高達2500V，最高帶寬可達800MHz，能夠獲的最精準的端電壓測量結果。在使用時(shí)同樣需要注意接地線(xiàn)的影響和阻抗匹配問(wèn)題，且只能用于下管測量。
泰克高壓?jiǎn)味颂筋^ 高壓差分探頭：其為差分輸入，故可以用于上管測試，但由于其CMRR不夠高，其測量結果正確性和精度不足以用于精準的器件特性分析；屬于有源探頭，輸入阻抗相比10倍無(wú)源探頭更大，當被測器件發(fā)生損壞時(shí)，對示波器來(lái)講更加安全；由于其衰減倍數較大，一般在50倍以上，導致其測量的驅動(dòng)電壓波形上噪聲較大、精度較低；由于其端部接線(xiàn)長(cháng)度較長(cháng)，容易受到干擾，導致測量結果錯誤。
泰克高壓差分探頭 光隔離探頭：帶寬高可達1GHz，最小衰減比僅1倍，1GHz下CMRR高達-90dB，使用光隔離探頭能夠獲得最準確的驅動(dòng)電壓波形，是現階段測量上管驅動(dòng)電壓波形的最佳工具。
泰克光隔離探頭TIVP 電流探頭 羅氏線(xiàn)圈：測量范圍從幾十A到幾千安無(wú)飽和問(wèn)題，只能測量交流電流，無(wú)法測量直流電流，正好可以用于測量器件開(kāi)關(guān)/反向恢復特性。羅氏線(xiàn)圈正好套入器件中測量電流，如分立器件的引腳、功率模塊的端子、功率模塊的鍵合線(xiàn)，這樣的方式不會(huì )破壞主功率線(xiàn)路而對器件特性造成影響。但其最高帶寬僅為30MHz，無(wú)法精準測量高速器件的電流。
泰克羅氏線(xiàn)圈 同軸電阻：最大帶寬可達1GHz以上，特殊安裝方式引入功率回路的寄生電感較小，測量精度高，能夠獲得精準的器件斷電流，特別對SiC、GaN器件更是不二之選。
泰克與系統商一同完美實(shí)現搭建雙脈沖平臺系統——DPT1000A 功率器件動(dòng)態(tài)參數測試系統，專(zhuān)門(mén)用于針對三代半導體功率器件的動(dòng)態(tài)特性分析測試，解決客戶(hù)在功率器件動(dòng)態(tài)特性表征中常見(jiàn)的疑難問(wèn)題。 該系統亮相在泰克第三代半導體測試開(kāi)放實(shí)驗室。該實(shí)驗室是泰克第一個(gè)千萬(wàn)級半導體器件測試實(shí)驗室，已經(jīng)開(kāi)放免費測試名額，將由測試專(zhuān)家提供現場(chǎng)技術(shù)指導，為您解決SiC和GaN器件在模塊的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)參數、在應用級別的準確測試與評價(jià)難題。 如果你想評估第三代半導體器件性能，如果你想驗證所選功率器件是不是符合您的產(chǎn)品設計要求，那就來(lái)預約泰克先進(jìn)半導體開(kāi)放實(shí)驗室吧！專(zhuān)家指導，精確評估，讓您使用無(wú)憂(yōu)！ 內容來(lái)源：功率器件顯微鏡 |
