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IGBT与三代半导体SiC双脉冲测试方案

日前,基于SiC和GaN随着第三代半导体技术的蓬勃发展,对分立器件性能测试的相应要求也随之而来。其较高的dv/dt与di/dt性能测试带来了很多困难。泰克的TIVP以其优越的160系列光隔离探头dB共模抑制比,超低前端电容,连接方式丰富,搭配方便AFG双脉冲输出功能31000,加三代半导体测试过程。

由于其宽禁带、低驱动电压、低开关损耗等特点,三代半导体具有光伏、风电、特高压传输、储能、新能源汽车等广泛的应用市场。

三代半导体作为一种重要的开关设备,也延续了IGBT测试过程中需要考虑的重要参数,如开关、导通、关闭时的电压、电流和损耗。除上下管外Vgs除测试外,最重要的是双脉冲测试,主要用于测量开启参数、关闭参数、反向恢复参数等。

不同部件在双脉冲测试中的工作状态:

在负载电感器中建立感器中建立电流,最大值达到所需电流值

关断,在diode电流产生的电流与电感电流一致,因此整体反映为电流零位

窄脉冲,因为diode恢复会导致电流在起始位置过冲,从而产生尖峰

在测试过程中,Gate驱动电压需要两个连续脉宽可调脉冲串。一般需要专门设计驱动模块,编辑设计相应的功能,成本高,参数修改复杂。或者使用AFG但是传统的增加隔离驱动电路的方式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完美地解决了上述问题开创性地将双脉冲编辑器嵌入仪器中,方便快捷地设置和调整双脉冲参数。

驱动电压的双脉冲设置完成后,然后是Vgs因为SiC单管高达800V的Vds电压导致上管浮地电压高。Gate电压通常在十几V左右,因此对差分探头的共模抑制比提出了很高的要求。

若 100 V 共模电压, 20 dB 共模抑制比(10:1) 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

泰克 TIVP该系列光隔离探头共模抑制比优异,高达160dB,即使在100M120的测试频率仍然可以稳定dB,误差为1万:1。如果共模电压为1万V例如,测试中引入的误差仅为1mV

输入电容<3pF

共模电压>±60KV

测量范围至3.3KV(需要添加相应的衰减连接器)

TIVP探头与LeCroyDA1855A共模抑制比对比

几种常见的Vgs测试对比,其中TPP1000是下管电压试验,路上可以清楚地看到光隔离塔头的振铃和畸变要小得多。

双脉冲测试,除了对Vgs,Vds除了考虑电压外,还需要考虑电压Ids进行考量。

对于以SiC以及GaN它是衬底的三代半导体器件di/dt可能高达几十千A/us,对电流探头的带宽有了新的要求。由于需要测试开关的整个动态响应过程,电流探头需要从DC起,至测量要求带宽。Shunt测试方法可以实现较高的测试带宽,但由于共模电压较高,泰克光隔离探头的出现完美地解决了类似题。

Shunt 与罗氏线圈测试相比

此外,由于超高的开关速度,它反映在对探头和带宽要求更快的信号上DUT它们之间的连接也有更高的要求。

不同电缆长度对测试结果的影响

使用泰克光隔离探头MMCX接口连接器,能够最大程度上降低连接引入的噪声,还原最真实的测量结果。

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标签: 40kv系列型高压脉冲电容器

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