功率半導(dǎo)體器件的動態(tài)測試中，雙脈沖測試是一個典型的測試需求，本文將從雙脈沖測試原理、過程、主要測試內(nèi)容等方面為大家說清雙脈沖測試。

雙脈沖測試原理

功率半導(dǎo)體器件具有幾十種參數(shù)來表征其特性，通過參數(shù)可以幫助工程師更好地完成產(chǎn)品的設(shè)計。功率半導(dǎo)體器件參數(shù)綜合而言可以分為三大類：

器件最值，包括器件極限工作點相關(guān)的參數(shù)，如擊穿電壓、熱阻抗、最大耗散功率、最大漏極電流和安全工作區(qū)等；

靜態(tài)參數(shù)，包括器件的工作點的電壓電流關(guān)系，如傳遞特性、閾值電壓、輸出特性、導(dǎo)通電阻、二極管導(dǎo)通特性、第三象限導(dǎo)通特性等；

動態(tài)特性，包括器件的開關(guān)過程、反向恢復(fù)過程、柵電荷、結(jié)電容等。

三類測試中，以動態(tài)特性測試最為復(fù)雜，而雙脈沖測試主要就是針對器件動態(tài)特性進行的。如圖1是典型的半橋電路，是一個典型的雙脈沖測試電路，電路由被測器件QL、陪測二極管VDH、負載電感L、驅(qū)動電壓源VBus，脈沖控制信號源VDRV組成。測試過程中通過脈沖控制源VDRV輸出脈沖，控制QL進行開斷，得到器件在指定電壓、電流下的開關(guān)特性。

圖1  雙脈沖測試電路

雙脈沖測試信號如圖2所示，在t0時刻啟動驅(qū)動電壓源VBus，t0-t2時段為被測器件QL關(guān)斷信號，t2-t3為導(dǎo)通時段，t3-t4為關(guān)斷時段，t4-t5為導(dǎo)通時段。t5之后徹底關(guān)斷器件，并將驅(qū)動電壓源VBus下電，測試結(jié)果。為了更好地理解整個測試過程，我們進一步分解每個過程的電路變化。

圖2  雙脈沖信號

在t0-t2時刻，電路狀態(tài)如圖3所示，電路驅(qū)動電壓源VBus啟動，輸出器件QL所需的指定電壓Vset,此時由于器件QL還處于短路狀態(tài)，因此VDS逐漸上升至Vset,回路之中沒有電流產(chǎn)生。

圖3  t0-t2狀態(tài)電路

在t2-t3時刻，電路狀態(tài)如圖4所示，由于已經(jīng)器件QL導(dǎo)通，回路有效，回路中產(chǎn)生電流IL和IDS，由于存在電感L，電流無法突變，因此IL和IDS會逐漸升高至器件QL所需的指定電流Iset，此時VDS為零。

圖4  t2-t3狀態(tài)電路

在t3-t4時刻，電路狀態(tài)如圖5所示，此時器件QL關(guān)斷，QL回路無效，電流IDS為零，但由于電感電流無法突變，電流IL依舊存在，并通過陪測二極管VDH形成電流IF，此時VDS與Vset電壓相等。

圖5  t3-t4狀態(tài)電路

在t4-t5時刻，電路狀態(tài)如圖6所示，此時器件QL再次導(dǎo)通，由于t3-t4時段中電感回路產(chǎn)生的電流IL持續(xù)有效，因此在此時間段內(nèi)，IDS的值將會進一步升高，超出器件QL指定電流Iset，此時VDS再次為零。

圖6  t4-t5狀態(tài)電路

我們將各參數(shù)在各時間段的變化繪制在一個坐標圖中，如圖7所示。整個過程中器件QL經(jīng)過了兩次導(dǎo)通和關(guān)斷，形成兩個脈沖，因此得名雙脈沖測試。在雙脈沖過程中，t2時刻為導(dǎo)通時刻，t3時刻為關(guān)斷時刻，記錄這個兩個時刻過程的VGS、VDS電壓、IDS電流波形，就可以對器件開關(guān)特性進行分析和評估了。此外t4時刻不僅是器件再次導(dǎo)通時刻，還是陪測二極管VDH反向恢復(fù)過程，此時記錄電壓、電流波形可以分析出器件反向恢復(fù)相關(guān)特性。

圖7  雙脈沖測試過程時序

雙脈沖測試的項目內(nèi)容