在當今快速發展的電力電子技術領域，功率半導體器件的性能優化至關重要。雙脈沖測試（DPT）作為一種關鍵的測試方法，為功率器件的動態行為評估提供了精準的手段。本文將深入解析雙脈沖測試的原理、應用及泰克科技在這一領域的先進解決方案，并介紹泰克專家高遠新書的相關內容。

雙脈沖測試的目標參數

在設計功率轉換器時，理想狀態是功率損耗為零，但現實中開關損耗不可避免。傳統的硅基轉換器效率約為87%至90%，這意味著10%至13%的輸入功率以廢熱形式耗散，其中大部分損耗發生在MOSFET或IGBT等開關器件中。因此，精確測量這些器件的開關參數對于優化設計、提升效率至關重要。

雙脈沖測試是測量MOSFET或IGBT開關參數的首選方法，被廣泛應用于JEDEC和IEC標準中，如JEP182、JESD24-10、IEC 60747-9等。該測試方法能夠在受控的電壓、電流和溫度條件下，通過脈沖限制被測器件（DUT）的自發熱并保持穩定的結溫，從而準確測量開關參數。

雙脈沖測試的目標是測量以下開關參數：

•  導通參數：包括導通延遲時間td(on)、VDS下降時間tf、導通時間ton、最大漏極電流ID、dv/dt、di/dt、導通能量Eon和動態導通電阻RDS(on)。

•  關斷參數：包括關斷延遲時間td(off)、VDS上升時間tr、關斷時間toff、最大漏源電壓VDSM、dv/dt、di/dt、關斷能量Eoff和輸出電荷Qoss。

•  反向恢復參數：包括反向恢復時間tr、反向恢復電流Ir、反向恢復電荷Qrr、反向恢復能量Err和正向導通電壓VSD。

雙脈沖測試的三階段

典型的雙脈沖測試電路如圖1所示，通過高側和低側FET的配置，實現對功率器件的精確測量。

測試分為三個重要階段：

1)  建立目標測試電流，調整第一個脈沖的寬度以通過負載電感提供所需的測試電流。

2)  第一個脈沖的關斷及測量，此時 Id已達到目標測試電流，并在功率器件關斷時降至零。測量關斷延遲(td(off))、下降時間( tf )、關斷時間( toff)、關斷能量(Eoff)、dv/dt 和di/dt。負載電流從負載電感流經續流二極管。關斷時間保持較短以將負載電流維持在目標Id。

3)  第二個脈沖的導通及測量，在此階段進行導通測量，目標Id開始重新流入功率器件。導通期間的電流過沖是由于續流二極管反向恢復時的暫時過量電流。第二個脈沖寬度僅保持足夠長以確保穩定測量，同時避免過熱。

  

圖1：用于測量低側FET開關損耗的雙脈沖測試電路；

圖2：以MOSFET為DUT的電流流向；

圖3：以IGBT為DUT的電流流向。

 

圖4：雙脈沖測試波形。頂部波形顯示施加到柵極或柵極驅動器的信號。底部信號是對應的漏極電流（Ic）和漏源電壓（VDS）。測量在第1和第2階段以及第2和第3階段之間的過渡處進行。

泰克科技的雙脈沖測試解決方案

泰克科技提供全面的儀器、探頭和軟件，以滿足雙脈沖測試的需求。典型的儀器配置包括：

•  信號源：提供柵極驅動信號，通常使用任意/函數發生器（AFG），如AFG31000系列或內置在示波器中的AFG。

•  直流電源：提供足夠的漏極電壓和電流，如EA–PSI 10000可編程電源或Keithley 2657A高壓源測量單元。

•  多通道數字示波器：用于采集和測量VDS、VGS和ID，如泰克5系列B MSO, 4 系列B MSO 和6 系列B MSO 操作相同，只是規格不同。

•  示波器探頭：探頭選擇對獲得有效結果至關重要，泰克科技提供多種探頭以滿足不同測試需求。

•  雙脈沖測試應用軟件：如4、5和6系列B MSO的雙脈沖測試軟件Opt. WBG-DPT，有助于進行可重復的測量。

泰克科技的雙脈沖測試解決方案具有顯著優勢。其自動化測量功能相比手動測試方法，能夠顯著提高測量效率和準確性。此外，泰克科技還提供詳細的雙脈沖測試示例詳解，包括導通能量與關斷能量計算方法、反向恢復能量損耗計算公式等。

《SiC功率器件》新版深入探討雙脈沖測試

《SiC功率器件：特性、測試和應用技術》第二版即將重磅發布，其作者高遠先生作為泰克科技的資深行業專家，憑借多年在碳化硅器件測試與表征領域的深厚積累，為本書注入了極具價值的專業內容。此次新書不僅對SiC功率器件的特性、測試和應用技術進行了全面而深入的剖析，更在第5章中由泰克科技詳細闡述了雙脈沖測試技術的關鍵要素，涵蓋基本原理、參數設定、測試平臺搭建、測量儀器及設備選型等多方面內容。書中還深入探討了電壓測量點間寄生參數的影響，并針對不同測試場景提出了動態特性測試結果的評判標準與雙脈沖測試設備的選型要點，極具實用價值。

隨著國產碳化硅產業的蓬勃發展，此次第二版的更新，無疑為工程師和科研工作者提供了與時俱進的行業動態與技術指引。此外，本書的英文版也將在7月與全球讀者見面，進一步擴大其在國際領域的影響力，助力全球碳化硅技術的交流與發展。

雙脈沖測試是功率半導體器件測試的關鍵技術，泰克科技憑借其先進的儀器和軟件，為工程師提供了強大的測試支持。高遠先生的新書《SiC功率器件：特性、測試和應用技術》進一步深化了對SiC器件測試技術的理解，為行業的發展提供了寶貴的參考。

關于泰克科技

泰克公司總部位于美國俄勒岡州畢佛頓市，致力提供創新、精確、操作簡便的測試、測量和監測解決方案，解決各種問題，釋放洞察力，推動創新能力。70多年來，泰克一直走在數字時代前沿。歡迎加入我們的創新之旅，敬請登錄：tek.com.cn