1200V高压硅基氮化镓功率器件动态特性实测

2021年苹果首次推出氮化镓（GaN）快充，将GaN技术在功率器件上的应用推向首个巅峰。此后GaN在600~700V以及200V以下电压区间应用实现了迅猛增长，入局玩家不断增加，GaN在低功率消费电子领域的应用已进入红海市场。

在技术、供应链不断成熟以及成本下降趋势下，GaN功率器件正朝着储能、数据中心、逆变器、通讯基站以及汽车等中高压领域拓展。

在此方向上，青桐资本项目伙伴「量芯微半导体（GaNPower）」（以下简称「量芯微」）在全球范围内率先实现1200V 硅基GaN HEMT的商业化量产，并于近日与泰克科技（Tektronix Inc.）合作进行了器件测试。

「量芯微」1200V TO-252封装

氮化镓器件GPIHV15DK

「量芯微」于2018年在中国苏州成立，是国际领先的高压GaN功率器件研发商，是全球首家实现1200V高压硅基GaN HEMT商业化量产的企业。目前，公司产品主要为涵盖不同电流等级及封装形式的650V和1200V增强型氮化镓功率器件及氮化镓基电力电子先进应用解决方案，专注于车规、新能源、工业、数据中心、大功率消费等市场。

「量芯微」创始人&首席执行官李湛明博士，拥有近30年创业与技术研发经验，是半导体领域连续成功创业者，在全球半导体器件设计仿真领域享有盛誉。在李湛明博士带领下，「量芯微」汇聚了具有丰富半导体器件与工艺研发、市场营销、投资经验的精英团队。目前公司拥有技术专利近50项，可提供一系列具有国际一流性能指标的高端GaN功率器件。

本次测试的「量芯微」1200V 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，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。相比于碳化硅器件，硅基氮化镓功率器件兼具性能和降本优势，未来将成为最具性价比的功率器件，在工业和能源应用市场将会有更大的发展空间。

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）

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

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

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

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的电压的测试点