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芯片测试大讲堂系列又和大家见面了。本期，我们来聊聊宽禁带（WBG）半导体模块的动态参数测试，以及是德科技新面市的双脉冲测试（DPT）系统PD1550A。
前言：
2022年是汽车800V高压快充元年，电动汽车800V 高压系统+超级快充，可以实现充电10 分钟，续航300公里以上，能有效解决充电及续航焦虑；基于宽禁带（WBG）器件组成的功率模块是800V模组的核心，对其的动态参数（DPT）测试也面临很多挑战。
本文中我们总结了目前在功率模块DPT测试面临的挑战，以及新的动态参数测试黑科技。
1、功率半导体DPT测试面临的挑战
高功率密度测试能力
功率模块通常比分立功率器件具有更高的功率密度，因为其通过集合多个场效应晶体管（FET）芯片以增加电流。对于一些电动车应用来说，采用增加电压或大电流来减少充电时间和延长续航能力尤为必要。测试设备必须具备对高压高流的测试能力能力，才能更好的对WBG电源模块进行评估。
准确测量上管Vgs
大多数电力电子应用需要半桥结构作为变频器和转换器的基础，根据不同的应用，市面上常见的如二合一、四合一或六合一的配置。而对于分立器件的测试，如TO-247封装，多数情况下只需要测试器件的下管即可评估其性能。然而，对于功率模块，我们不能假定上管和下管的特性一致，需要同时对上管和下管进行测量，以确定整个半桥模块的特性，这是由于在半桥结构中，上管与下管之间的结点处电压是随着开关动态变化的。
这就意味着针对上管的测试非常具有挑战性，尤其是在很低的栅极电压情况下，如10~20V，当源极上下切换时，实现几百伏的电压转换速率是极为困难的，除非使用高共模抑制测量技术。当测量上管Vgs时，高的共模抑制比是进行准确测量的重要参数，而测量探头的带宽和噪声也是能够准确测量的关键因素。
图：上管Vgs测试示意
被测件DUT的焊接
评估功率模块时，电路板的布局需要仔细设计，因为双脉冲测试（DPT）测试板集成了几乎所有的双脉冲测试元件，比如与电源模块的连接器、栅极驱动器、去耦电容以及电流测量模块。而被测件通常被焊接到测试板上，以减少杂散电感。由于测试过程中反复焊接不同的待测件，使得对功率模块的测量过程费时费力。
测试结果的一致性与操作的安全性
基于新一代宽禁带器件组成的功率模块，其电压和电流的容限更高，对测试仪器的精度和安全性也要求更高，每次测试都需要对仪器进行校准，使用传统的硅(Si)功率器件的动态功率模块测试仪，或者函数发生器、电源、示波器和探头集成的简易设备，已经很难适应新型的IGBT和SiC模块测试需求；另外随着功率模块动辄几百伏的电压和几百安的电流容限，对测试人员和设备的保护也变得越来越重要。
评估模块的结温特性
功率模块的温度依赖性在动态测量是至关重要的，因为模块最终使用的场景往往要在恶劣的环境中进行，比如炎热的沙漠、潮湿的热带雨林或极度寒冷的高纬度地区，测试系统也需要具备相应的高低温的测试能力。
2、是德科技动态参数分析系统PD1550A
面对以上挑战，是德科技在原有功率器件动态器件测试经验基础上，开发了针对功率模块测试的PD1550A双脉冲测试系统，该系统很适用于做汽车OEM和一级电源转换器的设计的小伙伴们，其特点总结如下：
1►高功率密度
新测试系统，电压提高到1360 V，电流容量从200A增加到1000A，仍然使用同轴分流器作为电流传感器，以保证高带宽的电流测量，如下图。
图：PD1550A测试系统的电流容量
2►"真脉冲隔离探头技术"
"真脉冲隔离探头技术"的推出，能够很好的解决上管栅极电压Vgs测试的挑战。新探头的设计，能够保证与其他探头完全隔离，可以准确测量半桥功率模块中的上管Vgs。“真脉冲隔离探头” 与其他隔离探头相比，具有足够的CMR，如图1，和优越的噪声性能，如图2。
图1：探头CMR特性曲线测试
图2：探头噪声特性曲线测试
3►可定制非焊接的夹具板
与被测件连接的接口板是可以根据电源模块的布局进行定制的，如下图是一个定制测试板的示意，夹具板在和被测件模块连接时不需要焊接，但可以形成类似焊接的连接，这样可以在多个被测件DUT上重复使用，可以有效的节省换件的时间，提高效率。
图：可定制的测试夹具板示意
同时，在测量功率模块时，栅极电阻（Rg）是很重要的组件，每个栅极电阻模块都有一个EEPROM，其中包含电阻值等信息。使用动态参数测试软件，可以自动识别电阻值并使用该值进行测试，这样可以极大的减少操作失误，能够进一步提高系统可靠性。
4►高低温测量
PD1550A支持两种类型的热管理技术。
A. 热板，允许的温度范围从室温到200℃。
B. ThermoStream®技术，支持在-40℃的寒冷环境和200℃的高温进行测量，热测试设备由系统软件自动控制，能够很简单的获得与温度有关的特性参数。
5►对测试人员和设备进行安全保护
进行大电流和大电压的测试，对被测件和操作人员的保护也是很重要的，PD1550A采用的机械结构设计，能够确保只有在完全关闭的柜门的情况下，才能进行下一步测试；在电路安全性设计方面，也通过了如 CSA、CE 和 KCC等测试，确保能够最大限度的保护测试人员，待测模块和测试设备。
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