GaN HEMT功率器件實測及其測試注意事項。氮化鎵器件是第三代半導(dǎo)體中的典型代表,具有極快的開關(guān)速度,能夠顯著提升功率變換器的性能,受到電源工程師的青睞。同時,極快的開關(guān)速度又對其動態(tài)特性的測試提出了更高的要求,稍有不慎就會得到錯誤結(jié)果。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)對GaN HEMT功率器件動態(tài)特性進行精準測試,對應(yīng)的測試系統(tǒng)往往需要注意以下幾點。(實測視頻見文中~)
1. 測量設(shè)備具有足夠的帶寬,確保開關(guān)過程不被濾波
針對此要求,泰克科技的功率器件動態(tài)特性測試系統(tǒng)DPT1000A中配置了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的示波器MSO5(1GHz帶寬)、光隔離探頭TIVP1(1GHz帶寬)、高壓無源探頭TPP0850(800MHz帶寬)、Shunt(500MHz帶寬)
2. 探頭與測量點之間實現(xiàn)小回路連接,減小測量回路中額外引入的寄生參數(shù),避免測量結(jié)果中出現(xiàn)并不存在的震蕩或其他異常波形
3. 控制測試板中功率回路和驅(qū)動回路的電感,避免開關(guān)波形出現(xiàn)嚴重震蕩或超出器件安全工作范圍
針對要求2和3,泰克科技為GaN HEMT功率器件提供了專用測試板以確保測試效果,其具有以下特點:
a. 元器件布局緊湊、驅(qū)動電路靠近器件,盡量減小功率回路和驅(qū)動回路電感
b. 針對不同封裝類型的器件,提供焊接和壓接兩種形式,既可以避免傳統(tǒng)Socket引入過量的寄生電壓,又能夠確保器件牢固可靠
c. 光隔離探頭TIVP1、高壓無源探頭TPP0850與PCB連接時采用專用測試座,盡量減少了引入測量回路的電感,同時還確保了測量的重復(fù)性
以TO-252測試板為例,我們可以看到其上的各功能模塊
下管器件:量芯微的1200伏氮化鎵器件GPIHV15DK
上管器件:TO-252封裝的1200伏碳化硅二極管
測試點:柵極的信號的測試點,主回路電流的測試點,源漏極Vds的電壓的測試點
泰克DPT1000A功率器件動態(tài)特性測試系統(tǒng)集成了MSO58B高分辨率多通道示波器、光隔離探頭以及雙通道的任意波形發(fā)生器等產(chǎn)品,可實現(xiàn):
- 定制化系統(tǒng)設(shè)計 & 自動化測試軟件
- 高帶寬/高分辨率測試設(shè)備 , 在高速開關(guān)條件下準確表征功率器件
- 覆蓋高壓、中壓、低壓、pmos、GaN 等不同類型,不同封裝芯片測試
- 可以提供單脈沖、雙脈沖、反向恢復(fù)、Qg、短路測試等測試功能
傳統(tǒng)氮化鎵器件多用于消費類電子市場,研發(fā)高壓氮化鎵器件將有助于在電力電子,新能源和電動汽車行業(yè)開拓新的應(yīng)用市場。量芯微(GaNPower)是推出1200V高壓硅基氮化鎵功率器件的廠家。這次測試的1200伏TO-252封裝的氮化鎵器件GPIHV15DK,在市場上具有標志性意義,傳統(tǒng)的氮化鎵功率器件高電壓普遍停留在低壓應(yīng)用。進入到1200V意味著氮化鎵器件在800伏電驅(qū)或其他高壓應(yīng)用上將發(fā)揮重要作用,同時相比于碳化硅器件,在成本上也會有更大的優(yōu)勢,證明未來高壓氮化鎵器件在工業(yè)和能源應(yīng)用市場將會有更大的發(fā)展空間。
另外,泰克也在北京成立了先進半導(dǎo)體開放實驗室,測試器件類型廣泛,從傳統(tǒng)硅基器件到三代半功率器件,高壓到低壓,功率器件到功率模塊,都可以進行特性測試和表征,歡迎各位工程師預(yù)約申請實測!