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第三代半導體碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）是近幾年新興的功率半導體，相比于傳統的硅（Si）基功率半導體，氮化鎵和碳化硅具有更大的禁帶寬度，更高的臨界場(chǎng)強，使得基于這兩種材料制作的功率半導體具有耐壓高、導通電阻低、寄生參數小等優(yōu)異特性，應用于開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域時(shí)，具有損耗小、工作頻率高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提升開(kāi)關(guān)電源的效率、功率密度和可靠性等。 
圖1：碳化硅（SiC）和氮化鎵(GaN)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間 碳化硅（SiC）和氮化鎵(GaN)的開(kāi)關(guān)時(shí)間都在納秒（ns）級別，這樣的顯著(zhù)優(yōu)勢是降低了開(kāi)關(guān)電源的損耗，但是更短的開(kāi)關(guān)時(shí)間意味著(zhù)高次諧波分量的顯著(zhù)增加，在橋式電路應用中，高壓疊加高頻，上橋臂的浮地測試給工程師帶來(lái)了極大的挑戰。
圖2: 碳化硅（SiC）與傳統硅基IGBT的頻譜分布 圖2所示，相較于傳統硅基IGBT，碳化硅具有更高的頻率分布和高頻能量。
圖3：上臂Vgs電壓疊加共模干擾電壓Vcm示意圖 圖3所示的半橋電路中，Vgs電壓浮空在擺動(dòng)的Vcm之上，Vcm即下管的Vds，隨著(zhù)下管QL的導通與關(guān)斷，Vcm在0V和1000V之間跳動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)Vgs在20V以?xún)�，遠遠小于Vcm ，在測量時(shí)，我們關(guān)心的是Vgs的信號特征，這是個(gè)差模信號，此時(shí)Vcm成了共模干擾，我們不希望它出現在我們的測試信號中，然而事與愿違，共模干擾在電源電路中如影子一般甩不掉，無(wú)論是電源設計階段還是測試分析階段，只能想辦法盡量抑制它的份量：提升差模信號，抑制共模信號。抑制共模信號的能力有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的指標，即共模抑制比（CMRR)。 常見(jiàn)的高壓差分探頭在100KHz時(shí)，CMRR＞60dB，在1MHz時(shí)，CMRR＞50dB，但是當頻率到達100MHz時(shí)，一般只能做到20dB左右。圖2的頻譜看出，碳化硅在100MHz時(shí)仍有巨大的能量，這可以很好的理解為什么傳統的高壓差分探頭無(wú)法勝任這項測試工作，用其測試所呈現出波形的準確性為什么經(jīng)常受到質(zhì)疑。
圖4：碳化硅導通瞬間的Vgs信號波形 圖4中，黃色為高壓差分探頭在碳化硅導通瞬間的測試波形�？梢钥闯鲂盘柈a(chǎn)生了嚴重的震蕩，在紅圈處的信號電壓已經(jīng)超過(guò)碳化硅的Vgs極限值，這將導致器件的損壞，但是電路工作一切正常，這明顯是不符合邏輯的。
圖5：碳化硅關(guān)斷期間的Vgs信號波形 圖5所示，黃色是高壓差分探頭在碳化硅關(guān)斷期間的信號波形，紅圈處的電壓已經(jīng)遠遠超過(guò)碳化硅所能承受的負壓（一般在 -10V以?xún)龋�，但是器件并沒(méi)有損壞，這明顯也是不符合邏輯的。 真實(shí)的Vgs信號是什么樣的？器件的性能是否達到了設計預期？開(kāi)關(guān)電源電路中的碳化硅或者氮化鎵器件參數是否有安全冗余？開(kāi)關(guān)損耗計算的結果是否真實(shí)？工程師的一系列疑問(wèn)都指向一個(gè)共同的點(diǎn)：第三代半導體的測試難題。 Micsig基于SigOFIT™專(zhuān)有技術(shù)的光隔離探頭正好破解了這個(gè)難題。
圖6：Micsig基于SigOFIT™專(zhuān)有技術(shù)的光隔離探頭 在圖4和圖5中，藍色的波形為Micsig光隔離探頭測得的結果，可以看出目標板的Vgs信號非常平滑，電路參數設計的十分完美，碳化硅器件在安全參數范圍內運行。光隔離探頭能觀(guān)察到真實(shí)的波形形態(tài)，得益于極高的共模抑制能力，Micsig光隔離探頭在200MHz時(shí)，仍然有80dB的共模抑制比。 除了碳化硅之外，在針對氮化鎵的測試環(huán)境下，光隔離探頭更具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢。氮化鎵相比碳化硅具有更短的開(kāi)關(guān)時(shí)間，對測試探頭的共模抑制能力要求更高，這正是光隔離探頭的專(zhuān)長(cháng)。差分探頭由于引線(xiàn)一般不少于幾十厘米，具有很大的寄生電容和天線(xiàn)效應，當用差分探頭觸及氮化鎵控制極時(shí)，劇烈的震蕩會(huì )引起氮化鎵器件瞬間燒毀爆炸（俗稱(chēng)炸管），很多做氮化鎵電路設計的工程師抱怨說(shuō)，一天炸管幾次是常有的事，一碰就炸，人都搞得神經(jīng)兮兮的。Micsig光隔離探頭采用MCX連接，引線(xiàn)極短，幾乎沒(méi)有天線(xiàn)效應，寄生電容在幾pF之內，測試氮化鎵十分安全。 Micsig光隔離探頭采用獨家SigOFIT™信號光纖隔離技術(shù)，在高壓測試情況下，很好的解決了人身安全和后端儀器的安全問(wèn)題。光隔離探頭共模電壓可達60KVpk以上（完全由測試環(huán)境的絕緣物決定），光纖長(cháng)度超過(guò)10米對信號也沒(méi)有影響，用戶(hù)可以定制需要定制長(cháng)度，這是電纜傳輸信號的所有其他探頭不具有的特質(zhì)。 |
