5分鐘帶你全面了解功率開(kāi)關(guān)器件雙脈沖測(cè)試

雙脈沖測(cè)試(Double Pulse Test)是分析功率開(kāi)關(guān)器件動(dòng)態(tài)特性的常用測(cè)試，通過(guò)雙脈沖測(cè)試可以便捷的評(píng)估功率器件的性能，獲得穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程中的主要參數(shù)，更好的評(píng)估器件性能，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)等等。

雖然功率半導(dǎo)體器件的手冊(cè)上會(huì)有參數(shù)標(biāo)注，但這些參數(shù)都是在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下得到的。使用IGBT或者MOSFET做逆變器的工程師如果不加以測(cè)試，而直接在標(biāo)定的工況下跑看能否達(dá)到設(shè)計(jì)的功率，無(wú)法全面了解器件性能，進(jìn)而影響產(chǎn)品長(zhǎng)期可靠性。又或者設(shè)計(jì)裕量過(guò)大帶來(lái)成本增加，使得產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。

如果能在設(shè)計(jì)研發(fā)階段，精準(zhǔn)地了解器件的開(kāi)關(guān)性能，將對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)化帶來(lái)極大的好處。比如能在不同的電壓、電流和溫度下獲得開(kāi)關(guān)損耗，給系統(tǒng)仿真提供可靠的數(shù)據(jù);又比如可以通過(guò)觀(guān)察波形振蕩情況來(lái)選擇合適的門(mén)極電阻。

ITECH作為功率半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商，為雙脈沖測(cè)試提供多種先進(jìn)電源產(chǎn)品。

雙脈沖測(cè)試平臺(tái)

測(cè)試設(shè)備

1.高壓電源:IT6700H/IT6018C-1500-40/ IT-M3906C-1500-12 2.電容組 3.負(fù)載電感 4.示波器 5.高壓差分電壓探頭(1000:1) 6.電流探頭 7 可編程信號(hào)發(fā)生器或IT2806高精密源測(cè)量單元/源表/SMU

雙脈沖測(cè)試流程:

STEP 1

在t0時(shí)刻，被測(cè)IGBT的門(mén)極接收到第一個(gè)脈沖，被測(cè)IGBT導(dǎo)通，母線(xiàn)電壓U加在負(fù)載電感L上，電感上的電流線(xiàn)性上升，I=U*t/L；

IGBT關(guān)斷前的t1時(shí)刻，電感電流的數(shù)值由U和L決定；在U和L都確定時(shí)，電流的數(shù)值由IGBT開(kāi)啟的脈寬T1決定，開(kāi)啟時(shí)間越長(zhǎng)，電流越大；

執(zhí)行點(diǎn)：通過(guò)改變脈沖寬度的大小，自主設(shè)定電流的數(shù)值。

STEP 2

t1到t2之間，IGBT關(guān)斷，此時(shí)負(fù)載的電流L的電流由上管二極管續(xù)流，該電流緩慢衰減；

t1時(shí)刻，IGBT關(guān)斷，因?yàn)槟妇€(xiàn)雜散電感Ls的存在，會(huì)產(chǎn)生一定的電壓尖峰；

關(guān)注點(diǎn)：在該時(shí)刻，重點(diǎn)是觀(guān)察IGBT的關(guān)斷過(guò)程，電壓尖峰是重要的監(jiān)控對(duì)象。

STEP 3

在t2時(shí)刻，被測(cè)IGBT 再次導(dǎo)通，續(xù)流二極管進(jìn)入反向恢復(fù)狀態(tài)，反向恢復(fù)電流會(huì)穿過(guò)IGBT，此時(shí)電流探頭所測(cè)得的Ic為FRD反向電流與電感電流疊加，產(chǎn)生電流尖峰；

重點(diǎn)觀(guān)察：IGBT的開(kāi)通過(guò)程，電流峰值是重要的監(jiān)控對(duì)象，同時(shí)應(yīng)注意觀(guān)察柵極波形是否存在震蕩現(xiàn)象。

STEP 4

在t3時(shí)刻，被測(cè)IGBT再次關(guān)斷，與第一次關(guān)斷相同，因?yàn)槟妇€(xiàn)雜散電感Ls的存在，會(huì)產(chǎn)生一定的電壓尖峰；

重點(diǎn)觀(guān)察：關(guān)斷之后電壓和電流是否存在不合適的震蕩。

通過(guò)雙脈沖測(cè)試我們可以得到什么?

1. 獲取ICRM(最大峰值電流)IRBSOA(最大關(guān)斷電流)

2.測(cè)量主電路雜散電感：Us=Ls*di/dt

3.評(píng)估續(xù)流二極管的風(fēng)險(xiǎn)

雙脈沖測(cè)試中的電流源

隨著功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，IGBT、MOSFET、BJT等半導(dǎo)體器件向小型化、集成化、大功率方向發(fā)展。為了避免大功率測(cè)試過(guò)程中溫升對(duì)測(cè)試造成影響、甚至燒壞器件。在法規(guī)和行業(yè)測(cè)試中，通常會(huì)給被測(cè)器件施加滿(mǎn)足功率條件下的瞬時(shí)電流脈沖,進(jìn)行半導(dǎo)體器件相關(guān)參數(shù)測(cè)試。

電容儲(chǔ)能式脈沖電流源

脈沖恒流源以?xún)?chǔ)能電容放電的方式發(fā)生電流脈沖。從功能實(shí)現(xiàn)角度分析，脈沖電源的工作電路由以下兩個(gè)基本回路組成;

電容充電電路：直流源通過(guò)限流電阻R給超級(jí)電容充電;

脈沖放電電流：超級(jí)電容C通過(guò)開(kāi)關(guān)管對(duì)負(fù)載RL放電;

脈沖電流幅值：電容C充電壓控制和電阻RL決定;

脈沖寬度：開(kāi)關(guān)時(shí)間t決定；

電容充電：

根據(jù)超級(jí)電容的特性，充電電源應(yīng)具備寬范圍輸出能力，可實(shí)現(xiàn)如下功能：

1.電壓高速建立并維持穩(wěn)定；

2.電流高速上升、無(wú)明顯過(guò)沖.

ITECH高壓可編程直流電源型號(hào)推薦

IT6018C-2250-20

IT6018C-1500-40

IT-M3906C-1500-12

IT6726V

IT6000C系列電源最高電壓可達(dá)2250V，IT-M3900C系列電源可達(dá)1500V，適應(yīng)高電壓測(cè)試需求。IT6726V參數(shù)為1200V/5A/3kW也可作為基礎(chǔ)型選擇。

充電電源典型案例：

某客戶(hù)IGBT測(cè)試系統(tǒng)使用IT6018C-2250-20 給16F電容充電測(cè)試：

*IT6000C實(shí)測(cè)曲線(xiàn)*

客戶(hù)期望在超級(jí)電容充電過(guò)程中電壓建立速度快，過(guò)沖小。使用IT6000C系列高性能直流電源產(chǎn)品，利用CC/CV優(yōu)先權(quán)功能有優(yōu)秀的表現(xiàn)，幫助用戶(hù)提高測(cè)試效率。

審核編輯：湯梓紅