功率變換器是電能利用的重要裝置，其性能主要取決于其核心—功率半導體器件，常見類型有MOSFET、IGBT和二極管。傳統(tǒng)Si器件已逼近材料極限，成為進一步提升效率和功率密度的瓶頸。SiC器件憑借更高開關速度、高結溫下同時承受高壓大電流等特性，可顯著提升轉換效率、功率密度并降低系統(tǒng)成本，特別適用于車載逆變器、電動汽車充電樁、光伏、UPS、儲能及工業(yè)電源等場景。當前國內外SiC產業(yè)鏈加速成熟，主流廠商已推出多款SiC產品，成本持續(xù)下降，應用正呈爆發(fā)式增長。

功率半導體測試需求與挑戰(zhàn)

功率半導體動態(tài)參數測試（雙脈沖測試）是功率半導體研發(fā)與應用中的核心評估工具，不僅提供關鍵動態(tài)參數，還通過模擬實際工況揭示器件的潛在風險與優(yōu)化方向。

以SiC和GaN為代表的第三代半導體的快速發(fā)展和應用給新能源汽車行業(yè)、電源行業(yè)等帶來顛覆性的變化，也給設計工程師帶來了非常大的測試挑戰(zhàn)。如何保證選用的高速功率器件能穩(wěn)定可靠的運行在自己的產品中，需要了解功率器件的動態(tài)特性。

針對上述挑戰(zhàn)，RIGOL提供了專業(yè)的功率半導體動態(tài)參數測試解決方案，助力工程師實現高效評估與優(yōu)化器件性能。

功率半導體測試目的及原理

保證選用的高速功率器件能穩(wěn)定可靠的運行在自己的產品中，需要了解功率器件的動態(tài)特性，實現如下測試目的：

● 測量關鍵動態(tài)參數。測量開關損耗、開關時間、反向恢復特性等動態(tài)參數，用于優(yōu)化系統(tǒng)效率、評估器件響應速度、判斷其在換流過程中的安全裕量。

● 驗證驅動電路設計。評估柵極驅動電阻的合理性，優(yōu)化驅動信號上升/下降斜率以減少開關震蕩。測試驅動芯片的保護功能是否有效。

● 對比器件性能。在不同的電壓、電流、溫度條件下測試，對比不同材料（Si IGBT和SiC MOSFET）或不同廠商器件的性能差異，支持選型決策。

● 分析寄生參數影響。

● 評估極端工況下的可靠性。

圖1：雙脈沖測試電路

如圖1所示，以SiC MOSFET為例。雙脈沖測試電路由母線電容CBus、被測開關管QL、陪測二極管VDH、驅動電路和負載電感L組成。測試中，向QL發(fā)送雙脈沖驅動信號，就可以獲得QL在指定電壓和電流下的開關特性。實際功率變換器的換流模式有MOS-二極管和MOSMOS兩種形式，進行脈沖測試時需要選擇與實際變換器相同的形式和器件。對于MOS-MOS形式，只需要將二極管VDH換成SiC MOSFET QH，并在測試中一直施加關斷信號即可。

圖2：二極管反向恢復測試電路

在測試二極管反向恢復特性時，被測管為下管，負載電感并聯在其兩端，陪測管為上管，測試中進行開通關斷動作，如圖2所示。在整個測試中，QL進行了兩次開通和關斷，形成了兩個脈沖，測量并保留QL的VGS、VDS、IDS波形，就可以對其第一次關斷和第二次開通時動態(tài)特性進行分析和評估了。

RIGOL功率半導體動態(tài)測試方案

RIGOL功率半導體動態(tài)參數測試方案，支持單脈沖、雙脈沖及多脈沖測試，集成了示波器、信號發(fā)生器、低壓直流電源、高壓直流電源、電壓電流探頭和軟件。測試項目包括關斷參數、開通參數和反向恢復參數。具體有關斷延遲td(off))、下降時間tf、關斷時間toff、關斷能量損耗Eoff、開通延遲td(on)、上升時間tr、開通時間ton、開通能量損耗Eon、反向恢復時間trr、反向恢復電流Irr、反向恢復電荷Qrr、反向恢復能量Err、電壓變化率dv/dt和電流變化率di/dt等。

RIGOL系統(tǒng)級測試平臺三大硬核利器包括MHO/DHO5000系列高分辨率示波器、PIA1000光隔離探頭、DG5000 Pro系列函數/任意波形發(fā)生器。

圖3：雙脈沖測試桌面系統(tǒng)

雙脈沖測試平臺

雙脈沖測試是評估功率器件動態(tài)特性的黃金標準。RIGOL方案包含以下核心組件：

● DG5000 Pro信號發(fā)生器：生成高精度雙脈沖驅動信號，支持死區(qū)時間控制。

● PIA1000光隔離探頭：1GHz帶寬、180dB共模抑制比，精準測量浮地信號（如上管Vgs）。

● MHO/DHO5000系列示波器：12bit高分辨率、4GSa/s采樣率、500Mpts存儲深度，支持多通道同步捕獲Vgs、Vds、Ids等信號。

圖4：雙脈沖測試平臺結構

圖5：下降時間測試Toff

汽車電子測試正從單一信號捕捉走向系統(tǒng)級功率分析，RIGOL功率半導體動態(tài)性能測試解決方案通過高帶寬采樣、光隔離測量與多脈沖激勵，把“毫厘級”的能量損耗轉化為可量化、可復現、可對比的數據，幫助客戶在第三代半導體時代“測得準、跑得遠”。如需了解更多技術細節(jié)及最新方案，請訪問RIGOL官網或聯系專業(yè)客服。

關于普源精電RIGOL

普源精電（RIGOL）是一家全球性的電子測量儀器公司，專注于通用電子測量的前沿技術開發(fā)與突破，以“成就科技探索，助您無限可能”為使命，聚集極富價值潛能與遠見卓識的優(yōu)秀人才，致力于為全球用戶提供優(yōu)質的產品和服務。RIGOL品牌為全球超過90個國家和地區(qū)的客戶的測試測量應用賦能，提供芯片級、模塊級和系統(tǒng)級多層次解決方案，助力通信、新能源、半導體、教育科研及系統(tǒng)集成等廣泛客戶解決測試測量復雜挑戰(zhàn)，實現科技探索的無限可能。更多信息請訪問：www.rigol.com。