进行双脉冲测试的主要目的是获得功率半导体的开关特性,可以说它伴随着功率器件从研发制造到应用的整个生命周期。基于双脉冲测试获得的器件开关波形可以做很多事情,包括:通过对开关过程的分析验证器件设计方案并提出改进方向、提取开关特征参数制作器件规格书、计算开关损耗和反向恢复损耗为电源热设计提供数据支撑、不同厂商器件开关特性的对比等。
测量延时的影响
被测信号在测量过程中会经历两次延时,不同信号所经历延时的差别会对测量结果造成一定的影响。一次延时是示波器模拟前端的延时,索性示波器不同通道间延时差别在 ps 级别,对于 ns 级别的 ns、us 级别的功率器件开关过程可以忽略不计。另一次是探头的延时,不同的探头直接的延时差别在 ns 级别,此时对于开关速度较快的器件就有明显的影响了,特别是对于近几年开始逐渐推广使用的 SiC 和 GaN 器件影响就更大了。
我们以 SiC MOSFET 开关过程测量为例来说明测量延时的影响。
在下图中,蓝色波形为未对探头进行延时校准前获得的波形(校准前波形),红色波形为对探头进行延时校准后获得的波形(校准后波形)。
按照理论,在开通过程中,当 IDS 开始上升时,会在回路寄生电感上产生压降,这会使 VDS 有所下降,IDS 的上升与 VDS 的下降应该几乎在同一时刻开始的。而在校准前波形中,IDS 开始上升时,VDS 保持不变,在一段 5.5ns 延时后才开始下降。这一情况与理论明显不符合,可以推断此时 IDS 信号超前 VDS 信号。而在进行校准后,这一问题得到了解决。