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功率開關(guān)器件DPT測(cè)試步驟詳解
閱讀：358 發(fā)布時(shí)間：2024-8-12雙脈沖測(cè)試(Double Pulse Test)是分析功率開關(guān)器件動(dòng)態(tài)特性的常用測(cè)試，通過雙脈沖測(cè)試可以便捷的評(píng)估功率器件的性能，獲得穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過程中的主要參數(shù)，更好的評(píng)估器件性能，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)等等。
雖然功率半導(dǎo)體器件的手冊(cè)上會(huì)有參數(shù)標(biāo)注，但這些參數(shù)都是在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下得到的。使用IGBT或者M(jìn)OSFET做逆變器的工程師如果不加以測(cè)試，而直接在標(biāo)定的工況下跑看能否達(dá)到設(shè)計(jì)的功率，無法全面了解器件性能，進(jìn)而影響產(chǎn)品長(zhǎng)期可靠性。又或者設(shè)計(jì)裕量過大帶來成本增加，使得產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。
如果能在設(shè)計(jì)研發(fā)階段，精準(zhǔn)地了解器件的開關(guān)性能，將對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)化帶來極大的好處。比如能在不同的電壓、電流和溫度下獲得開關(guān)損耗，給系統(tǒng)仿真提供可靠的數(shù)據(jù);又比如可以通過觀察波形振蕩情況來選擇合適的門極電阻。作為功率半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域的供應(yīng)商，我們?yōu)殡p脈沖測(cè)試提供多種先進(jìn)電源產(chǎn)品。
一、雙脈沖測(cè)試平臺(tái)
功率開關(guān)器件雙脈沖測(cè)試設(shè)備:
1、高壓電源
2、電容組
3、負(fù)載電感
4、示波器
5、高壓差分電壓探頭(1000:1)
6、電流探頭
7、可編程信號(hào)發(fā)生器或高精密源測(cè)量單元/源表/SMU
二、雙脈沖測(cè)試流程:
1、步驟一：
（1）在t0時(shí)刻，被測(cè)IGBT的門極接收到第 一個(gè)脈沖，被測(cè)IGBT導(dǎo)通，母線電壓U加在負(fù)載電感L上，電感上的電流線性上升，I=U*t/L；
（2）IGBT關(guān)斷前的t1時(shí)刻，電感電流的數(shù)值由U和L決定；在U和L都確定時(shí)，電流的數(shù)值由IGBT開啟的脈寬T1決定，開啟時(shí)間越長(zhǎng)，電流越大；
（3）執(zhí)行點(diǎn)：通過改變脈沖寬度的大小，自主設(shè)定電流的數(shù)值。
2、步驟二：
（1）t1到t2之間，IGBT關(guān)斷，此時(shí)負(fù)載的電流L的電流由上管二極管續(xù)流，該電流緩慢衰減；
（2）t1到t2之間，IGBT關(guān)斷，此時(shí)負(fù)載的電流L的電流由上管二極管續(xù)流，該電流緩慢衰減；
（3）關(guān)注點(diǎn)：在該時(shí)刻，重點(diǎn)是觀察IGBT的關(guān)斷過程，電壓尖峰是重要的監(jiān)控對(duì)象。
3、步驟三
（1）在t2時(shí)刻，被測(cè)IGBT 再次導(dǎo)通，續(xù)流二極管進(jìn)入反向恢復(fù)狀態(tài)，反向恢復(fù)電流會(huì)穿過IGBT，此時(shí)電流探頭所測(cè)得的Ic為FRD反向電流與電感電流疊加，產(chǎn)生電流尖峰；
（2）重點(diǎn)觀察：IGBT的開通過程，電流峰值是重要的監(jiān)控對(duì)象，同時(shí)應(yīng)注意觀察柵極波形是否存在震蕩現(xiàn)象。
4、步驟四
（1）在t3時(shí)刻，被測(cè)IGBT再次關(guān)斷，與之前關(guān)斷相同，因?yàn)槟妇€雜散電感Ls的存在，會(huì)產(chǎn)生一定的電壓尖峰；
（2）重點(diǎn)觀察：關(guān)斷之后電壓和電流是否存在不合適的震蕩。
三、通過雙脈沖測(cè)試我們可以得到什么?
1、獲取ICRM(MAX峰值電流)IRBSOA(MAX關(guān)斷電流)
2、測(cè)量主電路雜散電感：Us=Ls*di/dt
3、評(píng)估續(xù)流二極管的風(fēng)險(xiǎn)
四、雙脈沖測(cè)試中的電流源
隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，IGBT、MOSFET、BJT等半導(dǎo)體器件向小型化、集成化、大功率方向發(fā)展。為了避免大功率測(cè)試過程中溫升對(duì)測(cè)試造成影響、甚至燒壞器件。在法規(guī)和行業(yè)測(cè)試中，通常會(huì)給被測(cè)器件施加滿足功率條件下的瞬時(shí)電流脈沖,進(jìn)行半導(dǎo)體器件相關(guān)參數(shù)測(cè)試。
五、電容儲(chǔ)能式脈沖電流源
脈沖恒流源以儲(chǔ)能電容放電的方式發(fā)生電流脈沖。從功能實(shí)現(xiàn)角度分析，脈沖電源的工作電路由以下兩個(gè)基本回路組成;
電容充電電路：直流源通過限流電阻R給超等電容充電;
脈沖放電電流：超等電容C通過開關(guān)管對(duì)負(fù)載RL放電;
脈沖電流幅值：電容C充電壓控制和電阻RL決定;
脈沖寬度：開關(guān)時(shí)間t決定；
六、電容充電：
根據(jù)超等電容的特性，充電電源應(yīng)具備寬范圍輸出能力，可實(shí)現(xiàn)如下功能：
1、電壓高速建立并維持穩(wěn)定；
2、電流高速上升、無明顯過沖.
七、充電電源典型案例：
某客戶IGBT測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行16F電容充電測(cè)試：
*實(shí)測(cè)曲線*
客戶期望在超等電容充電過程中電壓建立速度快，過沖小。使用IT6000C系列高性能直流電源產(chǎn)品，利用CC/CV優(yōu)先權(quán)功能有優(yōu)質(zhì)的表現(xiàn)，幫助用戶提高測(cè)試效率。