自动执行宽禁带 SiC/GaN 器件的双脉冲测试

作者：泰克科技

减少碳排放的迫切需求推动了对电气技术的投资，特别是数据中心和电动汽车领域。根据彭博社最新的电动汽车展望报告，到 2050 年，几乎所有道路运输都将实现电气化，预计将导致全球电力需求激增 27%。这一趋势凸显了电气解决方案在遏制温室气体排放和塑造更具可持续性的未来方面的重要意义。



越来越多的氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 等宽带隙 (WBG) 半导体取代开关模式电源和电机驱动器中的硅基功率 MOSFET 和 IGBT。这种转变是由 GaN 和 SiC 器件的出色性能带来的，包括比硅器件更快的开关速度、更高的功率密度、更好的频率响应、更小的泄漏电流、更低的导通电阻以及更高的工作温度。结果是提高了运行效率，降低了能耗，有助于遵守法规和认证要求，以及符合当前的 JEDEC JC-70 宽带隙电力电子转换半导体标准。为了确保合规性，需要对这些先进的半导体技术进行全面测试，这不仅富有挑战性，还需要新的测试策略。

泰克在最近的文章“自动执行 WBG 器件的双脉冲测试”中探讨了如何通过对 SiC 和 GaN 功率器件等宽带隙器件自动执行双脉冲测试，从而显著缩短设置和分析时间。

验证基于 SiC 或 GaN 的 WBG 器件时，工程师必须测试多个参数，包括：
•        开关损耗：精确的时间对齐至关重要。捕获信号时的纳秒误差可能会导致结果不准确。
•        峰值电压：在大电流、高速硬开关过程中，常常会出现电压尖峰。
•        峰值电流：WBG 晶体管的快速开关操作会产生尖峰电流，给器件施加压力，并可能缩短器件的使用寿命。
•        反向恢复电荷：对反向恢复电荷行为进行量化，以了解其对总损耗的贡献。



双脉冲测试 (DPT) 是测量宽带隙 (WBG) 器件的开关和二极管反向恢复参数的首选方法。这种高效的测试方法可以收集关键测量结果，从而高效地验证和优化电源转换器的设计。文中详细阐述了 DPT 信号的定义，分享了带有测量软件的示波器如何实现自动测试设置、执行和分析。自动测量软件通过消除手动步骤来简化流程，既能节省时间，又能确保结果的一致性和可重复性。

双脉冲测试 (DPT) 方法是评估功率器件的开关参数和动态行为的首选方法。采用自动 DPT 设置和分析，可以显著缩短测试时间，加快下一代电源转换器的上市速度。此外，完全远程控制运行测试可以提高安全性，避免与高电压、高电流的被测设备 (DUT) 直接接触。

临界值的测量和功能性的确保对于满足能源需求和推动全球碳减排至关重要。为实现这一目标，必须对新材料进行研究和测试，使我们更接近满足能源需求和遵守新效率标准的目标。值得注意的是，可通过及时采取行动和推动功率器件技术的进步来缓解彭博社预估的 27% 的增长率。



应用笔记 – 使用示波器和任意函数发生器对功率半导体器件进行双脉冲测试– 提供有关此主题的更多详细信息。