实测案例:1200V GaN HEMT功率器件动态特性测试

2023-07-19 08:23:45 来源:EETOP

氮化镓器件是第三代半导体中的典型代表,具有极快的开关速度,能够显著提升功率变换器的性能,受到电源工程师的青睐。同时,极快的开关速度又对其动态特性的测试提出了更高的要求,稍有不慎就会得到错误结果。

传统氮化镓器件多用于消费类电子市场,研发高压氮化镓器件将有助于在电力电子、新能源和电动汽车行业开拓新的应用市场。量芯微(GaNPower)是全球第一家推出1200V高压硅基氮化镓功率器件的厂家。这次测试的1200伏TO-252封装的氮化镓器件GPIHV15DK,在市场上具有标志性意义,传统的氮化镓功率器件最高电压普遍停留在低压应用。

为了能够实现对GaN HEMT功率器件动态特性进行精准测试,对应的测试系统往往需要注意以下几点:

1. 测量设备具有足够的带宽,确保开关过程不被滤波

针对此要求,泰克科技的功率器件动态特性测试系统DPT1000A中配置了业内领先的示波器MSO5(1GHz带宽)、光隔离探头TIVP1(1GHz带宽)、高压无源探头TPP0850(800MHz带宽)、Shunt(500MHz带宽)

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2. 探头与测量点之间实现最小回路连接,减小测量回路中额外引入的寄生参数,避免测量结果中出现并不存在的震荡或其他异常波形

3. 控制测试板中功率回路和驱动回路的电感,避免开关波形出现严重震荡或超出器件安全工作范围

针对要求2和3,泰克科技为GaN HEMT功率器件提供了专用测试板以确保测试效果,其具有以下特点:

a. 元器件布局紧凑、驱动电路靠近器件,尽量减小功率回路和驱动回路电感

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b. 针对不同封装类型的器件,提供焊接和压接两种形式,既可以避免传统Socket引入过量的寄生电压,又能够确保器件牢固可靠。

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c. 光隔离探头TIVP1、高压无源探头TPP0850与PCB连接时采用专用测试座,尽量减少了引入测量回路的电感,同时还确保了测量的重复性。

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以TO-252测试板为例,我们可以看到其上的各功能模块

• 下管器件:量芯微的1200伏氮化镓器件GPIHV15DK

• 上管器件:TO-252封装的1200伏碳化硅二极管

• 测试点:栅极的信号的测试点,主回路电流的测试点,源漏极Vds的电压的测试

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泰克DPT1000A功率器件动态特性测试系统集成了MSO58B高分辨率多通道示波器、光隔离探头以及双通道的任意波形发生器等产品,可实现:

- 定制化系统设计 & 自动化测试软件

- 高带宽/高分辨率测试设备 , 在高速开关条件下准确表征功率器件

- 覆盖高压、中压、低压、pmos、GaN 等不同类型,不同封装芯片测试

- 可以提供单脉冲、双脉冲、反向恢复、Qg、短路测试测试功能

进入到1200V意味着氮化镓器件在800伏电驱或其他高压应用上将发挥重要作用,同时相比于碳化硅器件,在成本上也会有更大的优势,证明未来高压氮化镓器件在工业和能源应用市场将会有更大的发展空间。


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