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            >  應用案例

          第三代半導體器件的測試應用

            發布時間: 2021-12-10      瀏覽量:419
          示波器探頭,示波器差分探頭,差分探頭

                 第三代半導體器件毫不夸張的講為電源行業帶來了革新,基于其高速,小體積,低功耗的特點,越來越廣泛應用在消費電子及電力電子行業。下圖顯示了不同技術的功率器件的性能區別??梢钥吹?,傳統的Si基IGBT或者MOSFET管要么分布在高壓低速的區間,要么分布在低壓高速的區間,市面上傳統的探測技術可以覆蓋器件特性的測試需求。但是第三代半導體器件SiC 或GaN的技術卻大大擴展了分布的區間,覆蓋以往沒有出現過的高壓高速區域,這就對器件的測試工具提出非常嚴苛的挑戰。


          泰克探頭.png

                 今年在國家發布的新基建中,5G通訊電源、新能源逆變器和電動汽車驅動等領域,SiC和GaN器件將得到越來越廣泛的應用,這給工程師進行電源轉換器產品設計帶來更多的機遇,也帶來了全新的設計挑戰。本文將和大家探討當下的行業現狀以及如何攻克測試難題。
                 目前很多工程師在橋式電路設計中都是以低壓側開關特性來評價器件及設計驅動電路,因為有“接地”參考,似乎只要帶寬滿足,電壓范圍滿足就可以了,但是事實上很多人忽略了其實高壓側和低壓側在驅動和特性本身并不是相同的,不能通過下管測試推算上管測試,但是為什么工程師不真正來測試高壓側Vgs呢?主要是因為目前沒有合適的探頭和方法能測試準確高壓側驅動信號,它會受到帶寬限制,共模抑制比的限制,信號干擾等影響,所以只能用推測或者仿真等方式來預估,很大程度上增加了產品設計的不確定性,甚至存在很大安全隱患。
                 泰克作為測試儀器及方案的提供商,為了解決工程師的困擾,打造了全新的IsoVu光隔離探頭來完成相關的測試挑戰。
                 我們先看傳統差分探頭和IsoVu光隔離探頭測試相同高壓側Vgs信號效果對比。如下圖所示,灰色的波形是傳統差分探頭測試的效果,紅色的波形是泰克TIVP光隔離探頭測試的效果,能真實反饋高壓側Vgs的驅動波形,真實呈現工程師想了解的驅動波形,不用再依賴經驗或者猜測。

           

          差分探頭.png

                 新的Tektronix IsoVu?Generation 2探頭提供了無與倫比的帶寬、動態范圍、共模抑制以及多功能MMCX連接器的組合,為上管Vgs測量設置了新的標準,設計者終于能看到以前隱藏的信號特征,再一次引領了高壓隔離探頭的技術革新。

                 1GHz光隔離探頭

                 更小的尺寸提升了DUT連接的便攜性

                 行業領先的CMRR特性

                 完全光隔離技術

                 完整測試系統

                 比第一代探頭體積縮小80%

                 使用傳統差分探頭幾乎不可能在高速不接地系統上進行準確的測量。由于涉及更高的頻率和開關速度,使用SiC和GaN等寬禁帶技術的工程師面臨準確測量和表征器件的巨大挑戰。通過將探頭與示波器的電流隔開,IsoVu探頭完全改變了功率研究人員和設計人員進行寬禁帶功率測量的方式。
               “第一代產品面世時,IsoVu探頭對我們的客戶來說代表著真正的突破,因為他們可以真正了解半橋設計高側的性能,消除重大的盲點?!碧┛丝萍贾髁鹘鉀Q方案總經理Suchi Srinivasan說,“這次在第二代IsoVu中,將有更廣泛的客戶能夠獲得這種尖端隔離測量技術,完成產品級研發、驗證和EMI故障排除等任務?!?br/>     “IsoVu技術對于支持客戶在設計中采用我們的功率轉換技術至關重要?!盋ree科銳旗下企業Wolfspeed全球汽車現場應用工程師主管Cam Pham說,“由于電流隔離功能,IsoVu技術使我們及我們的客戶能夠滿懷信心地準確地表征高側事件?!?br/>        我們來看看第二代光隔離探頭和第一代IsoVu探頭對比,下圖顯示由于低壓側開關、高壓側門級和開關節點之間的寄生耦合,低壓側開關有振鈴現象。再次,將IsoVu第一代的結果(左邊)與第二代IsoVu的結果進行比較。右邊的截圖顯示了第二代IsoVu的性能如何比IsoVu第一代的性能有了很大的改善。IsoVu Gen 2提供更詳細,準確。
                 我們再來看看第二代光隔離探頭和第一代IsoVu探頭對比。下圖顯示由于低壓側開關、高壓側門級和開關節點之間的寄生耦合,低壓側開關有振鈴現象。將IsoVu第一代的結果(左邊)與第二代IsoVu的結果進行比較,右邊的截圖顯示了第二代更加詳細、準確,比第一代的性能有了很大改善。

          示波器探頭.png

          IsoVu第二代探頭的特點

                 與第一代產品一樣,最新IsoVu第二代探頭采用已獲專利的光電技術來捕獲信號并為探頭供電,且不需要電氣連接示波器。與傳統高壓差分探頭相比,IsoVu探頭以獨一無二的方式同時提供了高帶寬、寬動態范圍,并在探頭整個帶寬上實現了同類最優秀的共模抑制比(CMRR)。非隔離探頭的CMRR額定值會隨著頻率提高迅速下降,所以不可能進行更高頻率的測量。使用光纜還可以支持長電纜,大大提高探頭抗EMI能力。
                 在第一代IsoVu系列基礎上,IsoVu第二代探頭進行了大量的升級和增強,包括:

                 更小的尺寸——TIVP系列探頭的體積大約是第一代探頭的五分之一,可以更簡便地接入以前不可能接入的難達測量點。此外,原來單獨的控制器盒已經精簡,現在自含在探頭的補償盒內部。

                 更高的靈敏度——新探頭更加靈敏,在+/- 50V測量時噪聲更低,在寬帶隙測量中具有更高的可見度和電壓靈敏度。

                 更高的精度——新探頭在許多方面增強了準確度,包括改善了DC準確度,在全部輸入范圍上加強了增益準確度,改善了溫度漂移校正功能。這些增強功能可以更加深入地表征寬帶隙設計特點,提高了能效。

                 更少的針尖更換——傳感器頭上的動態范圍更廣,與IsoVu Gen 1相比,相同的電壓范圍所需的針尖更少。這縮短了執行器件測試所需的時間,消除了更換探頭時可能發生的錯誤,也降低了客戶的成本。

                 以上內容由普科科技prbtek為您分享,如果您在選型/使用過程有什么問題,咨詢普科科技官網:www.elvinprezby.com

          公司目前致力于示波器測試附件配件研發、生產、銷售,涵蓋產品包含電流探頭、差分探頭、高壓探頭、無源探頭、電源紋波探頭、柔性電流探頭、近場探頭、邏輯探頭、功率探頭和光探頭等。

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