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在當今快速發(fā)展的電力電子技術領域，功率半導體器件的性能優(yōu)化至關重要。雙脈沖測試（DPT）作為一種關鍵的測試方法，為功率器件的動態(tài)行為評估提供了精準的手段。本文將深入解析雙脈沖測試的原理、應用及泰克科技在這一領域的先進解決方案，并介紹泰克專家高遠新書的相關內容。

圖1 用于測量低側FET開關損耗的雙脈沖測試電路

雙脈沖測試的目標參數

在設計功率轉換器時，理想狀態(tài)是功率損耗為零，但現實中開關損耗不可避免。傳統的硅基轉換器效率約為87%至90%，這意味著10%至13%的輸入功率以廢熱形式耗散，其中大部分損耗發(fā)生在MOSFET或IGBT等開關器件中。因此，精確測量這些器件的開關參數對于優(yōu)化設計、提升效率至關重要。

雙脈沖測試是測量MOSFET或IGBT開關參數的首選方法，被廣泛應用于JEDEC和IEC標準中，如JEP182、JESD24-10、IEC 60747-9等。該測試方法能夠在受控的電壓、電流和溫度條件下，通過脈沖限制被測器件（DUT）的自發(fā)熱并保持穩(wěn)定的結溫，從而準確測量開關參數。

圖2 以MOSFET為DUT的電流流向

雙脈沖測試的目標是測量以下開關參數：

●   導通參數：包括導通延遲時間t_d(on)、V_DS下降時間t_f、導通時間t_on、最大漏極電流I_D、dv/dt、di/dt、導通能量E_on和動態(tài)導通電阻R_DS(on)。

●   關斷參數：包括關斷延遲時間t_d(off)、V_DS上升時間t_r、關斷時間t_off、最大漏源電壓V_DSM、dv/dt、di/dt、關斷能量E_off和輸出電荷Q_oss。

●   反向恢復參數：包括反向恢復時間tr、反向恢復電流I_r、反向恢復電荷Q_rr、反向恢復能量E_rr和正向導通電壓V_SD。

圖3 以IGBT為DUT的電流流向

雙脈沖測試的三階段

典型的雙脈沖測試電路如圖1所示，通過高側和低側FET的配置，實現對功率器件的精確測量。

測試分為三個重要階段：

1)建立目標測試電流，調整第一個脈沖的寬度以通過負載電感提供所需的測試電流。

2)第一個脈沖的關斷及測量，此時 I_d已達到目標測試電流，并在功率器件關斷時降至零。測量關斷延遲(t_d(off))、下降時間( t_f )、關斷時間( t_off)、關斷能量(E_off)、dv/dt 和di/dt。負載電流從負載電感流經續(xù)流二極管。關斷時間保持較短以將負載電流維持在目標I_d。

3)第二個脈沖的導通及測量，在此階段進行導通測量，目標I_d開始重新流入功率器件。導通期間的電流過沖是由于續(xù)流二極管反向恢復時的暫時過量電流。第二個脈沖寬度僅保持足夠長以確保穩(wěn)定測量，同時避免過熱。

圖4 雙脈沖測試波形。頂部波形顯示施加到柵極或柵極驅動器的信號。底部信號是對應的漏極電流（I_c）和漏源電壓（V_DS）。測量在第1和第2階段以及第2和第3階段之間的過渡處進行

泰克科技的雙脈沖測試解決方案

泰克科技提供全面的儀器、探頭和軟件，以滿足雙脈沖測試的需求。典型的儀器配置包括：

●   信號源：提供柵極驅動信號，通常使用任意/函數發(fā)生器（AFG），如AFG31000系列或內置在示波器中的AFG。

●   直流電源：提供足夠的漏極電壓和電流，如EA–PSI 10000可編程電源或Keithley 2657A高壓源測量單元。

●   多通道數字示波器：用于采集和測量V_DS、V_GS和I_D，如泰克5系列B MSO, 4 系列B MSO 和6 系列B MSO 操作相同，只是規(guī)格不同。

●   示波器探頭：探頭選擇對獲得有效結果至關重要，泰克科技提供多種探頭以滿足不同測試需求。

●   雙脈沖測試應用軟件：如4、5和6系列B MSO的雙脈沖測試軟件Opt. WBG-DPT，有助于進行可重復的測量。

泰克科技的雙脈沖測試解決方案具有顯著優(yōu)勢。其自動化測量功能相比手動測試方法，能夠顯著提高測量效率和準確性。此外，泰克科技還提供詳細的雙脈沖測試示例詳解，包括導通能量與關斷能量計算方法、反向恢復能量損耗計算公式等。

《SiC功率器件》新版深入探討雙脈沖測試

《SiC功率器件：特性、測試和應用技術》第二版即將重磅發(fā)布，其作者高遠先生作為泰克科技的資深行業(yè)專家，憑借多年在碳化硅器件測試與表征領域的深厚積累，為本書注入了極具價值的專業(yè)內容。此次新書不僅對SiC功率器件的特性、測試和應用技術進行了全面而深入的剖析，更在第5章中由泰克科技詳細闡述了雙脈沖測試技術的關鍵要素，涵蓋基本原理、參數設定、測試平臺搭建、測量儀器及設備選型等多方面內容。書中還深入探討了電壓測量點間寄生參數的影響，并針對不同測試場景提出了動態(tài)特性測試結果的評判標準與雙脈沖測試設備的選型要點，極具實用價值。

隨著國產碳化硅產業(yè)的蓬勃發(fā)展，此次第二版的更新，無疑為工程師和科研工作者提供了與時俱進的行業(yè)動態(tài)與技術指引。此外，本書的英文版也將在7月與全球讀者見面，進一步擴大其在國際領域的影響力，助力全球碳化硅技術的交流與發(fā)展。

雙脈沖測試是功率半導體器件測試的關鍵技術，泰克科技憑借其先進的儀器和軟件，為工程師提供了強大的測試支持。高遠先生的新書《SiC功率器件：特性、測試和應用技術》進一步深化了對SiC器件測試技術的理解，為行業(yè)的發(fā)展提供了寶貴的參考。