動(dòng)態(tài)特性是功率器件的重要特性，在器件研發(fā)、系統(tǒng)應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究等各個(gè)環(huán)節(jié)都扮演著非常重要的角色。故對(duì)功率器件動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試是相關(guān)工作的必備一環(huán)，主要采用雙脈沖測(cè)試進(jìn)行。

按照被測(cè)器件的封裝類型，功率器件動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)分為針對(duì)分立器件和功率模塊兩大類。長(zhǎng)期以來(lái)，針對(duì)功率模塊的測(cè)試系統(tǒng)占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額，針對(duì)分立器件的測(cè)試系統(tǒng)需求較少，選擇也很局限。隨著我國(guó)功率器件國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快，功率器件廠商和系統(tǒng)應(yīng)用企業(yè)也越來(lái)越重視功率器件動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試，特別是針對(duì)分立器件的測(cè)試系統(tǒng)提出了越來(lái)越多的需求。

縱觀現(xiàn)階段市場(chǎng)上能夠提供的功率器件動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，其技術(shù)和服務(wù)層次不齊。非常容易出現(xiàn)實(shí)際測(cè)試效果無(wú)法達(dá)到規(guī)格書(shū)的情況，甚至有的測(cè)試系統(tǒng)連基礎(chǔ)的測(cè)試功能都不具備，使得用戶花了冤枉錢(qián)，也浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力。

為了避免上述問(wèn)題再發(fā)生在廣大工程師身上，本篇文章將帶領(lǐng)大家一起看看如何在進(jìn)行功率器件動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)選型時(shí)避坑。

01、滿足的測(cè)試電壓、電流范圍

我們?cè)谶x擇測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，首先面臨的問(wèn)題是測(cè)試系統(tǒng)能夠測(cè)試器件的電壓和電流范圍。測(cè)試系統(tǒng)的規(guī)格書(shū)上一般會(huì)標(biāo)注“最大xxxV / xxxA”，但這樣的標(biāo)注方式是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，會(huì)出現(xiàn)在低于最大電壓時(shí)達(dá)不到最大電流的情況。

設(shè)測(cè)試中負(fù)載電感為L(zhǎng)，母線電容為C，測(cè)試電壓為V，測(cè)試電流為I，則雙脈沖第1脈寬τ、第1脈寬結(jié)束時(shí)母線電壓跌落比例為小于Kv時(shí)需滿足：

可見(jiàn)τ用于使電流達(dá)到I，τ隨I和L的增大而增大，隨V的增大而減小。在實(shí)際測(cè)試中，τ的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，負(fù)責(zé)會(huì)使得器件發(fā)熱嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果。同時(shí)，C需要大于一定數(shù)值確保其在第1脈寬結(jié)束時(shí)母線電壓跌落比例為小于Kv，這樣才能夠保證在第2脈沖時(shí)母線電壓跌落在可接受范圍內(nèi)，負(fù)責(zé)雙脈沖測(cè)試的開(kāi)通和關(guān)斷的電壓不一致。C隨I和L的增大而增大，隨V和Kv的增大而減小。測(cè)試中，C和L是由硬件條件確定的，V由測(cè)試條件給定，同時(shí)對(duì)τ又有要求上限要求，這些參數(shù)一同決定了能夠?qū)崿F(xiàn)的測(cè)試電流。

針對(duì)高壓器件，假設(shè)C=40uF、電容耐壓值1100V、L=10uH/50uH/100uH、τ的上限τmax<20us；針對(duì)低壓器件，假設(shè)C=3000uF、電容耐壓值200V、L=10uH/50uH/100uH、τ<20us。根據(jù)上邊的公式可以列出此時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)的最大電流如下圖所示。

高壓器件在400V測(cè)試條件下，負(fù)載電感選擇100uH時(shí)可達(dá)36A、選擇50uH時(shí)可達(dá)51A、選擇10uH時(shí)可達(dá)100A以上；在800V測(cè)試條件下，負(fù)載電感選擇100uH時(shí)可達(dá)72A、選擇50uH時(shí)可達(dá)101A，選擇10uH可達(dá)200A以上。

低壓器件在20V測(cè)試條件下，負(fù)載電感選擇100uH時(shí)僅4A、選擇50uH時(shí)僅8A、選擇10uH時(shí)可達(dá)40A；在150V測(cè)試條件下，負(fù)載電感選擇100uH時(shí)可達(dá)30A、選擇50uH時(shí)可達(dá)60A、選擇10uH可達(dá)300A。

高壓器件為了滿足高壓的測(cè)試需求，須選擇耐壓值高的母線電容，但此類電容容值較小，如用該電容來(lái)測(cè)試低壓器件，能夠?qū)崿F(xiàn)的最大電流將大打折扣。對(duì)于功率器件來(lái)說(shuō)，耐壓和導(dǎo)通電阻是一對(duì)矛盾的關(guān)系，低壓器件往往需要更大測(cè)試電流，所以低壓器件應(yīng)選擇容值更大的母線電容。此外，由上圖可知，在測(cè)試電壓相同，負(fù)載電感越小可實(shí)現(xiàn)的最大電流值越大，為了滿足低壓器件大電流的要求，也應(yīng)選擇感量更小的負(fù)載電感。

由此可見(jiàn)，測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的最大測(cè)試電流由C、L、V、τmax共同決定。大家在進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)選擇時(shí)，就可以通過(guò)上述方法進(jìn)行計(jì)算，考察其是否能夠滿足測(cè)試需求。

02、支持的器件封裝類型

長(zhǎng)期以來(lái)，針對(duì)分立器件的測(cè)試系統(tǒng)選擇很少，其中一個(gè)原因是分立器件的封裝種類很多導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本和硬件成本高，特別對(duì)于貼片封裝器件更是如此。市面上大多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)僅支持TO-247、TO-220這樣的插件器件，無(wú)法對(duì)其他封裝形式的器件進(jìn)行測(cè)試，極大地限制了測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

針對(duì)這一問(wèn)題，泰克科技推出的功率器件動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)DPT1000A采用轉(zhuǎn)接板的方式滿足了絕大多數(shù)封裝形式分立器件的測(cè)試需求。轉(zhuǎn)接板上采用socket對(duì)器件進(jìn)行電氣連接，轉(zhuǎn)接板再插入到測(cè)試電路上的socket上，能夠方便快速地實(shí)現(xiàn)被測(cè)器件及不同封裝的更換。

03、滿足的測(cè)試電壓、電流范圍

合適的測(cè)量?jī)x器是測(cè)試系統(tǒng)能夠獲得精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果的基礎(chǔ)，主要包括示波器、電壓探頭、電流探頭。我們可以看到一些測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)量?jī)x器選擇上存在很大的問(wèn)題，例如：

使用基礎(chǔ)示波器測(cè)量高速M(fèi)OSFET、高速IGBT、SiC MOSFET，由于帶寬和采樣率嚴(yán)重不足導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果與實(shí)際值偏差較大

使用ADC位數(shù)為8bit的示波器測(cè)量高電壓、大電流器件，由于分辨率低導(dǎo)致測(cè)量值精度差

使用高差分探頭測(cè)量驅(qū)動(dòng)波形，導(dǎo)致波形噪聲大、震蕩嚴(yán)重