

功率半導(dǎo)體DPT動(dòng)態(tài)參數(shù)測試面臨的挑戰(zhàn)-云帆興燁
高功率密度測試能力
功率模塊通常比分立功率器件具有更高的功率密度,因?yàn)槠渫ㄟ^集合多個(gè)場效應(yīng)晶體管(FET)芯片以增加電流。對于一些電動(dòng)車應(yīng)用來說,采用增加電壓或大電流來減少充電時(shí)間和延長續(xù)航能力尤為必要。動(dòng)態(tài)參數(shù)測試設(shè)備必須具備對高壓高流的測試能力能力,才能更好的對WBG電源模塊進(jìn)行評估。
準(zhǔn)確測量上管Vgs
大多數(shù)電力電子應(yīng)用需要半橋結(jié)構(gòu)作為變頻器和轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ),根據(jù)不同的應(yīng)用,市面上常見的如二合一、四合一或六合一的配置。而對于分立器件的測試,如TO-247封裝,多數(shù)情況下只需要測試器件的下管即可評估其性能。然而,對于功率模塊,我們不能假定上管和下管的特性一致,需要同時(shí)對上管和下管進(jìn)行測量,以確定整個(gè)半橋模塊的特性,這是由于在半橋結(jié)構(gòu)中,上管與下管之間的結(jié)點(diǎn)處電壓是隨著開關(guān)動(dòng)態(tài)變化的。
這就意味著針對上管的測試非常具有挑戰(zhàn)性,尤其是在很低的柵極電壓情況下,如10~20V,當(dāng)源極上下切換時(shí),實(shí)現(xiàn)幾百伏的電壓轉(zhuǎn)換速率是極為困難的,除非使用高共模抑制測量技術(shù)。當(dāng)測量上管Vgs時(shí),高的共模抑制比是進(jìn)行準(zhǔn)確測量的重要參數(shù),而測量探頭的帶寬和噪聲也是能夠準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因素。

圖:上管Vgs測試示意
被測件DUT的焊接
評估功率模塊時(shí),電路板的布局需要仔細(xì)設(shè)計(jì),因?yàn)殡p脈沖測試(DPT)測試板集成了幾乎所有的雙脈沖測試元件,比如與電源模塊的連接器、柵極驅(qū)動(dòng)器、去耦電容以及電流測量模塊。而被測件通常被焊接到測試板上,以減少雜散電感。由于測試過程中反復(fù)焊接不同的待測件,使得對功率模塊的測量過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
測試結(jié)果的一致性與操作的安全性
基于新一代寬禁帶器件組成的功率模塊,其電壓和電流的容限更高,對測試儀器的精度和安全性也要求更高,每次測試都需要對儀器進(jìn)行校準(zhǔn),使用傳統(tǒng)的硅(Si)功率器件的動(dòng)態(tài)參數(shù)測試儀,或者函數(shù)發(fā)生器、電源、示波器和探頭集成的簡易設(shè)備,已經(jīng)很難適應(yīng)新型的IGBT和SiC模塊測試需求;另外隨著功率模塊動(dòng)輒幾百伏的電壓和幾百安的電流容限,對測試人員和設(shè)備的保護(hù)也變得越來越重要。
評估模塊的結(jié)溫特性
功率模塊的溫度依賴性在動(dòng)態(tài)參數(shù)測試是至關(guān)重要的,因?yàn)槟K最終使用的場景往往要在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行,比如炎熱的沙漠、潮濕的熱帶雨林或極度寒冷的高緯度地區(qū),測試系統(tǒng)也需要具備相應(yīng)的高低溫的測試能力。