如何通過雙脈沖測試確認MOSFET損耗情況

我們開設了Si功率元器件的新篇章——“評估篇”。在“通過雙脈沖測試評估MOSFET的反向恢復特性”中，我們將通過雙脈沖測試來評估MOSFET體二極管的反向恢復特性，并確認MOSFET損耗情況。

MOSFET體二極管的反向恢復特性與橋式電路損耗的關系

在逆變器電路和Totem Pole型功率因數改善（PFC）電路等具有2個以上MOSFET的橋式電路中，由于流過上下橋臂的電流會使導通損耗增加。該現象受開關MOSFET和對應橋臂MOSFET的體二極管（寄生二極管）的反向恢復特性影響很大。因此，在橋式電路中，體二極管反向恢復特性優(yōu)異的MOSFET優(yōu)勢明顯。

什么是雙脈沖測試？

雙脈沖測試是廣泛應用于MOSFET和IGBT等功率開關元件特性評估的一種測試方法。該測試不僅可以評估對象元件的開關特性，還可以評估體二極管和IGBT一同使用的快速恢復二極管（FRD）等的反向恢復特性。因此，對導通時發(fā)生反向恢復特性引起損耗的電路的評估非常有效。雙脈沖測試的基本電路圖如下所示。

另外，當該電路的Q1是續(xù)流用MOSFET、Q2是驅動用MOSFET時，雙脈沖測試的基本工作如下表所示。基本工作主要可以分為①、②、③這三種。當定義脈沖發(fā)生器的電壓為VPulse、流過電感的電流為IL、Q2的漏源電壓為VDS_L、Q2的漏極電流為ID_L時，各模式的工作、電流路徑和波形如表所示。

在工作③中，在Q2導通時可以觀測到短路電流（ID_L紅色部分）。這是由Q1體二極管的反向恢復特性引發(fā)的。

當體二極管從ON轉換為OFF時，必須將ON時所蓄積的電荷進行放電。此時，設從體二極管釋放出的電荷量為Qrr，釋放電荷所產生的電流峰值為Irr，Q2的功率損耗為Pd_L，則Q2的導通動作可以如右圖所示。ID_L的三角形面積為Qrr、三角形的高為Irr。

一般情況下，當續(xù)流側元件Q1的體二極管反向恢復特性較差、Qrr也較大時，驅動側元件Q2的導通損耗會增加。因此，在像逆變器電路這樣的流過再生電流的應用和Totem Pole型PFC電路中，需要考慮到體二極管的反向恢復特性對損耗有較大的影響。

關鍵要點:

?在具有2個以上MOSFET的橋式電路中，當MOSFET的體二極管反向恢復特性較差時，導通損耗會增加。

?雙脈沖測試是廣泛應用于MOSFET和IGBT等功率開關元件特性評估的一種測試方法。

?雙脈沖測試不僅可以評估對象元件的開關特性，也可以評估體二極管和外置快速恢復二極管等的反向恢復特性。

?雙脈沖測試對導通時發(fā)生反向恢復特性引起損耗的電路的評估非常有效。
編輯：hfy