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解决方案

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IGBT与三代半导体SiC双脉冲测试方案

发布时间:2022-04-06 品牌:泰克(Tektronix) 浏览量:5267

方案简介:日前,基于SiC和GaN的第三代半导体技术蓬勃发展,其对应的分立器件性能测试需求也随之而来。其较高的dv/dt与di/dt给性能测试带了不少困难。泰克的TIVP系列光隔离探头,以其优越的160dB共模抑制比,超低的前端电容,丰富的连接方式,搭配便捷的AFG31000双脉冲输出功能,加速三代半导体测试流程。

 


 

三代半导体由于其宽禁带所带来的,低驱动电压,低开关损耗等特点,有着光伏,风电,特高压传输,储能,新能源汽车等广泛的应用市场

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

作为重要的开关器件,三代半导体也延续了以往的IGBT测试过程中需要考虑的重要参数,如开关,导通,关断情况下的电压电流以及损耗等。除了上下管Vgs测试以外,便是双脉冲测试,它主要用以衡量开启参数,关闭参数,反向恢复参数等

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

双脉冲测试中不同部分器件的工作状态:

 

  1. 初始长脉宽,在负载电感器中建立起电流,最大值达到所要求的电流值
  2. 关断,在diode中产生电流,该电流与电感电流一致,因而整体体现为电流零位
  3. 窄脉冲,由于diode的恢复,会在起始位置造成电流过冲,故产生尖峰

 

在测试过程中,Gate驱动电压,要求为两个连续脉宽可调的脉冲串。一般需要专门设计驱动模块,并对其对应的功能进行编辑设计,成本较高,且参数修改操作繁琐复杂。或者使用AFG加隔离驱动电路的方式,但是传统的AFG基础功能智能生成脉宽不变的脉冲串,参数可调的脉冲串需要通过电脑软件编辑的方式来实现。泰克AFG31000完美的解决了上述的问题,其开创性的在仪器上内嵌了双脉冲编辑器,方便快捷的完成双脉冲参数设置和调整。

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

在完成驱动电压的双脉冲设置之后,之后便是Vgs的测量,由于SiC单管高达800V的Vds电压,导致上管存在很高的浮地电压。由于Gate电压往往在十几V左右,因此对差分探头的共模抑制比提出了很高的要求。

 

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

若 100 V 共模电压, 20 dB  (既10:1)共模抑制比    100MHz
100 V  除以10 à 10 V error
光隔离提供120dB(既1M:1)共模抑制比
100V除以1M à 100uV error

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

泰克 TIVP系列光隔离探头拥有卓越的共模抑制比,高达160dB,即使在100M的测试频率下依旧可以稳定在120dB,既1000000:1的误差。若以共模电压1000V举例,其测试时引入的误差仅为1mV
输入电容<3pF
共模电压>±60KV
测量范围至3.3KV(需添加对应衰减连接器)

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

TIVP探头与LeCroyDA1855A的共模抑制比对比

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

几种常见的Vgs测试对比,其中TPP1000为下管电压测试,途中可以明显看出光隔离塔头的振铃以及畸变要小的多。
双脉冲测试,除了要对Vgs,Vds电压考量外,还需要对Ids进行考量。
对于以SiC以及GaN为衬底的三代半导体器件,其di/dt可能会高达几十千A/us,对电流探头的带宽有了新的要求。由于其需要测试开关的整个动态响应过程,要求电流探头需从DC起,至测量要求带宽。Shunt测试方法,可以实现很高的测试带宽,但是由于有较高的共模电压,因此一致受制于共模抑制比,泰克光隔离探头的出现则完美的解决类似的问题。

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

Shunt 与罗氏线圈测试对比

 

另外由于超高的开关速度,体现在信号上既为更快的信号,更高的带宽要求,其对探头与DUT之间的连接,也有了更高的要求。

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

传统连接方式

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试

不同线缆长度对测试结果的影响

 

泰克光隔离探头使用MMCX接口连接器,能够降低连接引入的噪声,还原真实的测量结果

 

使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试 使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试
使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试 使用TIVP光隔离测试系统以及AFG31000助力SiC器件测试
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