功率模塊IGBT雙脈沖測試方案

一、概述

雙脈沖測試是用于測量 MOSFET 和 IGBT 功率設備的開關參數的標準方法。在以前，設置雙脈沖測試非常耗時，因為函數發生器沒有內置的方式來配置和設置測試。

二、測量方法

對于在 SiC 和 GaN 器件上工作的功率設備工程師來說，更大限度地降低開關損耗仍然是一項主要挑戰。測量開關參數和評估硅、碳化硅、氮化鎵 MOSFET 和 IGBT 動態行為的標準測試方法是雙脈沖測試 (DPT)。雙脈沖測試可用于測量設備開啟和關閉期間的能量損失，以及反向恢復參數。

（1）測試設備

使用兩臺設備執行雙脈沖測試。一臺設備是被測設備 (DUT)，另一臺設備通常與 DUT 屬于同一類型。注意“高"側設備上的感應負載。電感器用于復制轉換器設計中可能存在的電路條件。使用的儀器包括用于提供電壓的電源或 SMU，用于輸出脈沖（這些脈沖觸發 MOSFET 的柵極，使其開啟以開始傳導電流）的任意函數發生器 (AFG)，以及用于測量生成的波形的示波器。

（2）驅動信號

生成柵極驅動信號以執行雙脈沖測試的簡單方法是使用任意波形發生器 (AFG)。AFG 可用于生成柵極驅動信號以執行雙脈沖測試。泰克 AFG31000 內置雙脈沖測試應用程序，可生成具有不同脈沖寬度的脈沖。

（3）測量反向恢復

二極管的反向恢復時間是衡量二極管中開關速度的指標，因此會影響轉換器設計中的開關損耗。反向恢復電流發生在第二個脈沖接通期間。如圖所示，在第 2 階段，二極管正向導通。當低側 MOSFET 再次開啟時，二極管應立即切換到反向阻斷狀態；但是，二極管將在短時間內以相反的條件進行，這被稱為反向恢復電流。這種反向恢復電流會轉化為能量損失，直接影響功率轉換器的效率。

（4）光隔離探頭

在半橋功率轉換器中進行高壓測信號測量具有挑戰性，因為參考測量的源端或集端會快速上下震蕩。SiC 和 GaN FET 等寬禁帶器件甚至更難測量，因其可以在幾納秒內切換到高電壓。快速變化的共模電壓所產生的噪聲會泄漏到差分測量中，并隱藏 VGS 和 VDS 的真實情況。IsoVu 光隔離探頭具有全帶寬共模抑制性能，通常一次即可讓信號的真實情況一覽無余，可以按 100V/ns 或更快的速度在 ±60kV 的基準電壓上提供精準的差分測量，提供 200 MHz、500 MHz 和 1 GHz 的一系列帶寬，以適合您的預算并構建具有特定項目所需性能的工作平臺。