化工儀器網(wǎng)
技術文章
碳化硅半導體器件動態(tài)參數(shù)測試方案
閱讀：207 發(fā)布時間：2024-9-14功率半導體器件是進行電能（功率）處理的半導體產(chǎn)品，是弱電控制與強電運行間的橋梁。在將來，電能將一直是人類消耗的大能源。從手機、電視、洗衣機、到高鐵，均離不開電能。無論是水電、火電、風電，以及電池提供的化學電能，大部分均無法直接使用，75%以上的電能應用需由功率半導體器件進行功率變換以后才能供設備使用。功率半導體作為一種重要的元器件，在強電與弱電之間的轉(zhuǎn)換控制中起著非常重要的作用，一直受工程師的喜愛和關注。功率半導體器件在相關電源電路中的應用已經(jīng)不可替代。
隨著半導體功率器件國產(chǎn)化以及需求不斷增長，尤其在汽車、光伏、工控、新材料、生物、裝備制造、智能電網(wǎng)、軌道交通、風力發(fā)電等新一代的信息技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都離不開功率半導體器件的支撐。以第三代半導體器件為核心的功率半導體器件更是突飛猛進。在半導體功率器件行業(yè)的飛速發(fā)展的同時，從半導體功率器件的設計、研發(fā)、生產(chǎn)、以及使用，都需要進行相應的電參數(shù)測試，解決設計問題并縮短開發(fā)周期。
如何保證選用的半導體功率器件能穩(wěn)定可靠地運行在設計的電源產(chǎn)品中，半導體開關器件的動態(tài)特性直接影響變換器的性能，因此半導體功率器件的動態(tài)參數(shù)測試非常重要。器件在不同的溫度下的特性，柵極驅(qū)動特性、關斷時的過壓特性、開關損耗、二極管的反向恢復特性等器件特性，如何才能準確測量半導體功率器件的動態(tài)參數(shù)？本文將深入講解功率半導體器件動態(tài)參數(shù)測試。
功率半導體器件的主要特性
通常，功率半導體器件參數(shù)分為靜態(tài)、動態(tài)、開關特性，工程師如何選擇一款合適的功率器件，以便能夠穩(wěn)定可靠的融入到所設計的電路中，就需要了解功率半導體器件的靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)、以及開關特性等。下面是幾種功率器件典型的特征參數(shù)：
1、靜態(tài)參數(shù)測試
靜態(tài)特性主要是表征器件本征特性指標，可評估器件的性能好壞，驗證器件的指標是否一致。2600-PCT半導體器件靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)支持全系列器件的類型和測試參數(shù)，提供了完整的器件特性分析，包括實時跟蹤模式及全部參數(shù)模式，實時跟蹤模式用來迅速檢查基礎器件參數(shù)，如擊穿電壓；全部參數(shù)模式用來提取精準的器件參數(shù)。關于靜態(tài)參數(shù)測試，可以參考本公眾號以前發(fā)布的文章和視頻《硬核！一文帶你搞懂半導體器件靜態(tài)參數(shù)測試！》
2、動態(tài)參數(shù)和開關特性測試
動態(tài)參數(shù)測試：動態(tài)參數(shù)的優(yōu)良決定著器件的開關性能。通常希望的半導體功率器件的開關速度快、開關時間短、開關損耗小。但實際應用中，影響開關特性的參數(shù)會有很多，如續(xù)流二極管的反向恢復參數(shù)，柵極/漏極、柵極/源極、漏極/源極電容、柵極電荷的存在，因此對這些參數(shù)的測試，也非常重要。開關特性決定裝置的開關損耗等，會直接影響器件變換器的性能。因此準確地測量功率半導體器件的開關特性非常重要。
3、極限能力測試
極限力測試：如浪涌電流測試和雪崩能量測試。浪涌電流是指電源接通瞬間或是在電路出現(xiàn)異常情況下產(chǎn)生的遠大于穩(wěn)態(tài)電流的峰值電流或過載電流。雪崩耐量即向半導體的接合部施加較大的反向衰減偏壓時，電場衰減電流的流動會引起雪崩衰減，此時元件可吸收的能量稱為雪崩耐量。
半導體器件動態(tài)參數(shù)測試方案
在半導體功率器件行業(yè)的飛速發(fā)展的同時，如何保證選用的高速功率器件能穩(wěn)定可靠地運行在設計的電源產(chǎn)品中，需要了解功率器件的動態(tài)特性，因此準確地測量功率半導體器件的動態(tài)特性非常重要。
泰克的DPT1000A 功率器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)，專門用于針對第三代半導體功率器件的動態(tài)特性分析測試，解決工程師在功率器件動態(tài)特性表征中常見的疑難問題，其中包括：如何設計高速驅(qū)動電路，如何適配多種芯片封裝形式，如何選擇和連接探頭進行信號測試，如何優(yōu)化和抑制測試過程中的噪聲和干擾。DPT1000A測試系統(tǒng)幫助工程師在研發(fā)設計、失效分析、進廠檢測快速評估半導體器件的性能。該半導體器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)具備測試靈活性，可根據(jù)需求定制驅(qū)動電路板設計，可更改柵極電阻，負載電感等關鍵器件參數(shù)。
半導體器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)由功率器件雙脈沖測試驅(qū)動板、高壓防護罩、芯片溫控系統(tǒng)、泰克高精度示波器、光隔離探頭、雙脈沖信號源、高壓電源和自動化測試軟件組成。通過上位機軟件配置測試設備和測試項目完成自動測試，并生成測試結(jié)果報告。
測試系統(tǒng)方案特點和優(yōu)勢
1、測試靈活
該動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)具備很高的測試靈活性，軟硬件設計方案均由國內(nèi)團隊開發(fā)，可適配更多種封裝和不同工作條件下的功率器件，可根據(jù)客戶需求定制驅(qū)動電路板設計，更改柵極電阻，負載電感等關鍵器件參數(shù)，因此可以滿足多種測試和應用場景需求。
2、高精度
使用泰克公司新推出的12bit高分辨率示波器，可獲取波形的細節(jié)，得到準確的動態(tài)參數(shù)的測試結(jié)果；可支持8通道同時測量，對于半橋結(jié)構(gòu)雙脈沖測試電路，支持同時對上下管信號進行同步測試。
使用高共模抑制比的高壓差分光隔離探頭，為第三代半導體器件動態(tài)特性表征提供更高帶寬和更高測試精度，可以在上管測試中提供更準確的波形數(shù)據(jù)。滿足新一代SiC/GaN半導體器件更高電壓和更快開關速度的測量要求，更加適合高浮地電壓下，上管柵極信號的準確測量。
針對系統(tǒng)中高速電流的測試，使用高精度電流傳感器，得到更高的電流測試帶寬和更準確的電流波形。
采用低回路電感設計（<50nH@2000V系統(tǒng)）。
測試方案符合IEC60747-8/9 JEDEC標準。
3、高效率
可進行DPT/QG/Rds(on)測試，單次測試即可完成開關特性和反向恢復特性測試。
4、使用簡單方便
軟件操作簡單易學。
完善的自動化測試軟件，一鍵式完成動態(tài)參數(shù)測試。
5、實時數(shù)據(jù)保存和生成報告
實時保存測試結(jié)果（CSV格式數(shù)據(jù)），可支持同時保存波形數(shù)據(jù)和生成測試報告。
6、安全防護
采用多重安全保護機制，防爆、防觸電、防燙傷、過流保護、過壓保護功能。
系統(tǒng)測試參數(shù)和技術規(guī)格
泰克的DPT1000A 功率器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)可支持的測試參數(shù)和技術規(guī)格。
應用領域
泰克的DPT1000A 功率器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)，專門用于針對第三代半導體功率器件的動態(tài)特性分析測試，解決工程師在功率器件動態(tài)特性表征中常見的疑難問題，應用領域如下：
實驗室半導體器件或模塊動態(tài)參數(shù)驗證
實驗室驅(qū)動和半導體器件匹配動態(tài)參數(shù)驗證和整改
半導體器件電路應用的特性篩選測試
半導體器件生成的快速動態(tài)測試測量
教學和科研的半導體器件或模塊整體動態(tài)參數(shù)評估
測試系統(tǒng)典型配置
4、總結(jié)
本文詳細講解半導體功率器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)，解決工程師在功率器件動態(tài)特性表征中常見的疑難問題。幫助工程師在研發(fā)設計、失效分析、進廠檢測快速評估半導體器件的性能。