功率半導(dǎo)體器件的動(dòng)態(tài)測(cè)試中，雙脈沖測(cè)試是一個(gè)典型的測(cè)試需求，本文將從雙脈沖測(cè)試原理、過(guò)程、主要測(cè)試內(nèi)容等方面為大家說(shuō)清雙脈沖測(cè)試。
雙脈沖測(cè)試原理
功率半導(dǎo)體器件具有幾十種參數(shù)來(lái)表征其特性，通過(guò)參數(shù)可以幫助工程師更好地完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。功率半導(dǎo)體器件參數(shù)綜合而言可以分為三大類(lèi)：
器件最值，包括器件極限工作點(diǎn)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(diǎn)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(dòng)態(tài)特性，包括器件的開(kāi)關(guān)過(guò)程、反向恢復(fù)過(guò)程、柵電荷、結(jié)電容等。
三類(lèi)測(cè)試中，以動(dòng)態(tài)特性測(cè)試最為復(fù)雜，而雙脈沖測(cè)試主要就是針對(duì)器件動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行的。如圖1是典型的半橋電路，是一個(gè)典型的雙脈沖測(cè)試電路，電路由被測(cè)器件QL、陪測(cè)二極管VDH、負(fù)載電感L、驅(qū)動(dòng)電壓源VBus，脈沖控制信號(hào)源VDRV組成。測(cè)試過(guò)程中通過(guò)脈沖控制源VDRV輸出脈沖，控制QL進(jìn)行開(kāi)斷，得到器件在指定電壓、電流下的開(kāi)關(guān)特性。
圖1 雙脈沖測(cè)試電路
雙脈沖測(cè)試信號(hào)如圖2所示，在t0時(shí)刻啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電壓源VBus，t0-t2時(shí)段為被測(cè)器件QL關(guān)斷信號(hào)，t2-t3為導(dǎo)通時(shí)段，t3-t4為關(guān)斷時(shí)段，t4-t5為導(dǎo)通時(shí)段。t5之后徹底關(guān)斷器件，并將驅(qū)動(dòng)電壓源VBus下電，測(cè)試結(jié)果。為了更好地理解整個(gè)測(cè)試過(guò)程，我們進(jìn)一步分解每個(gè)過(guò)程的電路變化。
圖2 雙脈沖信號(hào)
在t0-t2時(shí)刻，電路狀態(tài)如圖3所示，電路驅(qū)動(dòng)電壓源VBus啟動(dòng)，輸出器件QL所需的指定電壓Vset,此時(shí)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(méi)有電流產(chǎn)生。
圖3 t0-t2狀態(tài)電路
在t2-t3時(shí)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(wú)法突變，因此IL和IDS會(huì)逐漸升高至器件QL所需的指定電流Iset，此時(shí)VDS為零。
圖4 t2-t3狀態(tài)電路
在t3-t4時(shí)刻，電路狀態(tài)如圖5所示，此時(shí)器件QL關(guān)斷，QL回路無(wú)效，電流IDS為零，但由于電感電流無(wú)法突變，電流IL依舊存在，并通過(guò)陪測(cè)二極管VDH形成電流IF，此時(shí)VDS與Vset電壓相等。
圖5 t3-t4狀態(tài)電路
在t4-t5時(shí)刻，電路狀態(tài)如圖6所示，此時(shí)器件QL再次導(dǎo)通，由于t3-t4時(shí)段中電感回路產(chǎn)生的電流IL持續(xù)有效，因此在此時(shí)間段內(nèi)，IDS的值將會(huì)進(jìn)一步升高，超出器件QL指定電流Iset，此時(shí)VDS再次為零。
圖6 t4-t5狀態(tài)電路
我們將各參數(shù)在各時(shí)間段的變化繪制在一個(gè)坐標(biāo)圖中，如圖7所示。整個(gè)過(guò)程中器件QL經(jīng)過(guò)了兩次導(dǎo)通和關(guān)斷，形成兩個(gè)脈沖，因此得名雙脈沖測(cè)試。在雙脈沖過(guò)程中，t2時(shí)刻為導(dǎo)通時(shí)刻，t3時(shí)刻為關(guān)斷時(shí)刻，記錄這個(gè)兩個(gè)時(shí)刻過(guò)程的VGS、VDS電壓、IDS電流波形，就可以對(duì)器件開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行分析和評(píng)估了。此外t4時(shí)刻不僅是器件再次導(dǎo)通時(shí)刻，還是陪測(cè)二極管VDH反向恢復(fù)過(guò)程，此時(shí)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(cè)試過(guò)程時(shí)序
雙脈沖測(cè)試的項(xiàng)目?jī)?nèi)容
