功率開關器件DPT測試步驟詳解

       雙脈沖測試(Double Pulse Test)是分析功率開關器件動態特性的常用測試，通過雙脈沖測試可以便捷的評估功率器件的性能，獲得穩態和動態過程中的主要參數，更好的評估器件性能，優化驅動設計等等。

       雖然功率半導體器件的手冊上會有參數標注，但這些參數都是在標準測試條件下得到的。使用IGBT或者MOSFET做逆變器的工程師如果不加以測試，而直接在標定的工況下跑看能否達到設計的功率，無法全面了解器件性能，進而影響產品長期可靠性。又或者設計裕量過大帶來成本增加，使得產品的市場競爭力下降。

       如果能在設計研發階段，精準地了解器件的開關性能，將對整個產品的優化帶來極大的好處。比如能在不同的電壓、電流和溫度下獲得開關損耗，給系統仿真提供可靠的數據;又比如可以通過觀察波形振蕩情況來選擇合適的門極電阻。作為功率半導體測試領域的供應商，我們為雙脈沖測試提供多種先進電源產品。

一、雙脈沖測試平臺

      功率開關器件雙脈沖測試設備:

1、高壓電源

2、電容組

3、負載電感

4、示波器

5、高壓差分電壓探頭(1000:1)

6、電流探頭

7、可編程信號發生器或高精密源測量單元/源表/SMU

二、雙脈沖測試流程:

1、步驟一：

（1）在t0時刻，被測IGBT的門極接收到第 一個脈沖，被測IGBT導通，母線電壓U加在負載電感L上，電感上的電流線性上升，I=U*t/L；

（2）IGBT關斷前的t1時刻，電感電流的數值由U和L決定；在U和L都確定時，電流的數值由IGBT開啟的脈寬T1決定，開啟時間越長，電流越大；

（3）執行點：通過改變脈沖寬度的大小，自主設定電流的數值。

2、步驟二：

（1）t1到t2之間，IGBT關斷，此時負載的電流L的電流由上管二極管續流，該電流緩慢衰減；

（2）t1到t2之間，IGBT關斷，此時負載的電流L的電流由上管二極管續流，該電流緩慢衰減；

（3）關注點：在該時刻，重點是觀察IGBT的關斷過程，電壓尖峰是重要的監控對象。

3、步驟三

（1）在t2時刻，被測IGBT 再次導通，續流二極管進入反向恢復狀態，反向恢復電流會穿過IGBT，此時電流探頭所測得的Ic為FRD反向電流與電感電流疊加，產生電流尖峰； 

（2）重點觀察：IGBT的開通過程，電流峰值是重要的監控對象，同時應注意觀察柵極波形是否存在震蕩現象。

4、步驟四

（1）在t3時刻，被測IGBT再次關斷，與之前關斷相同，因為母線雜散電感Ls的存在，會產生一定的電壓尖峰；

（2）重點觀察：關斷之后電壓和電流是否存在不合適的震蕩。

三、通過雙脈沖測試我們可以得到什么?

1、獲取ICRM(MAX峰值電流)IRBSOA(MAX關斷電流)

2、測量主電路雜散電感：Us=Ls*di/dt

3、評估續流二極管的風險

四、雙脈沖測試中的電流源

      隨著功率半導體技術的發展，IGBT、MOSFET、BJT等半導體器件向小型化、集成化、大功率方向發展。為了避免大功率測試過程中溫升對測試造成影響、甚至燒壞器件。在法規和行業測試中，通常會給被測器件施加滿足功率條件下的瞬時電流脈沖,進行半導體器件相關參數測試。              

五、電容儲能式脈沖電流源

       脈沖恒流源以儲能電容放電的方式發生電流脈沖。從功能實現角度分析，脈沖電源的工作電路由以下兩個基本回路組成;

電容充電電路：直流源通過限流電阻R給超等電容充電;

脈沖放電電流：超等電容C通過開關管對負載RL放電;

脈沖電流幅值：電容C充電壓控制和電阻RL決定;

脈沖寬度：開關時間t決定；

六、電容充電：

       根據超等電容的特性，充電電源應具備寬范圍輸出能力，可實現如下功能：

1、電壓高速建立并維持穩定；

2、電流高速上升、無明顯過沖.

七、充電電源典型案例：

      某客戶IGBT測試系統進行16F電容充電測試：

*實測曲線*

    客戶期望在超等電容充電過程中電壓建立速度快，過沖小。使用IT6000C系列高性能直流電源產品，利用CC/CV優先權功能有優質的表現，幫助用戶提高測試效率。