光隔离探头在第三代半导体双脉冲测试的应用

日前，基于SiC和GaN的第三代半导体技术蓬勃发展，其对应的分立器件性能测试需求也随之而来。其较高的dv/dt与di/dt给性能测试带了不少困难。泰克的TIVP系列光隔离探头，以其优越的160dB共模抑制比，超低的前端电容，丰富的连接方式，搭配便捷的AFG31000双脉冲输出功能，加速三代半导体测试流程。

三代半导体由于其宽禁带所带来的，低驱动电压，低开关损耗等特点，有着光伏，风电，特高压传输，储能，新能源汽车等广泛的应用市场。

作为重要的开关器件，三代半导体也延续了以往的IGBT测试过程中需要考虑的重要参数，如开关，导通，关断情况下的电压电流以及损耗等。除了上下管Vgs测试以外，最为重要的便是双脉冲测试，它主要用以衡量开启参数，关闭参数，反向恢复参数等。

双脉冲测试中不同部分器件的工作状态：

初始长脉宽，在负载电感器中建立起电流，最大值达到所要求的电流值

关断，在diode中产生电流，该电流与电感电流一致，因而整体体现为电流零位

窄脉冲，由于diode的恢复，会在起始位置造成电流过冲，故产生尖峰

在测试过程中，Gate驱动电压，要求为两个连续脉宽可调的脉冲串。一般需要专门设计驱动模块，并对其对应的功能进行编辑设计，成本较高，且参数修改操作繁琐复杂。或者使用AFG加隔离驱动电路的方式，但是传统的AFG基础功能智能生成脉宽不变的脉冲串，参数可调的脉冲串需要通过电脑软件编辑的方式来实现。泰克AFG31000完美的解决了上述的问题，其开创性的在仪器上内嵌了双脉冲编辑器，方便快捷的完成双脉冲参数设置和调整。

在完成驱动电压的双脉冲设置之后，之后便是Vgs的测量，由于SiC单管高达800V的Vds电压，导致上管存在很高的浮地电压。由于Gate电压往往在十几V左右，因此对差分探头的共模抑制比提出了很高的要求。

若 100 V 共模电压, 20 dB (既10:1)共模抑制比 100MHz

100 V 除以10 à 10 V error

光隔离提供120dB（既1M：1）共模抑制比

100V除以1M à 100uV error

泰克 TIVP系列光隔离探头拥有卓越的共模抑制比，高达160dB，即使在100M的测试频率下依旧可以稳定在120dB，既1000000：1的误差。若以共模电压1000V举例，其测试时引入的误差仅为1mV

输入电容＜3pF

共模电压＞±60KV

测量范围至3.3KV（需添加对应衰减连接器）

TIVP探头与LeCroyDA1855A的共模抑制比对比

几种常见的Vgs测试对比，其中TPP1000为下管电压测试，途中可以明显看出光隔离塔头的振铃以及畸变要小的多。

双脉冲测试，除了要对Vgs，Vds电压考量外，还需要对Ids进行考量。

对于以SiC以及GaN为衬底的三代半导体器件，其di/dt可能会高达几十千A/us，对电流探头的带宽有了新的要求。由于其需要测试开关的整个动态响应过程，要求电流探头需从DC起，至测量要求带宽。Shunt测试方法，可以实现很高的测试带宽，但是由于有较高的共模电压，因此一致受制于共模抑制比，泰克光隔离探头的出现则完美的解决类似的问题。

Shunt 与罗氏线圈测试对比

另外由于超高的开关速度，体现在信号上既为更快的信号，更高的带宽要求，其对探头与DUT之间的连接，也有了更高的要求。

不同线缆长度对测试结果的影响

泰克光隔离探头使用MMCX接口连接器，能够最大程度上降低连接引入的噪声，还原最真实的测量结果。

 

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审核编辑：汤梓红