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同惠功率器件CV特性測試解決方案助力品質升級!


  來源: Tonghui同惠 時間:2023-11-27 編輯:清風
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前言


為實現我國的‘碳達峰、碳中和’目標,電氣化替代成為關鍵策略。


通過功率半導體,我們構建了高效、可控的能源網絡,降低能耗和碳排放。功率半導體在計算機、交通、消費電子和汽車電子等行業的應用也逐漸廣泛。


隨著新能源的快速增長,新能源汽車、風電和光伏等領域對功率半導體的需求將大幅增加。


半導體材料已經歷經三個發展階段:



由此可見,第三代半導體在高壓、高頻、高速和低阻方面展現出了顯著優勢,其擊穿電壓在某些應用中甚至能夠達到1200-1700V。這些特點為其帶來了一系列新的特性:


A:極低的內部電阻,與同類型硅器件相比,效率提高了70%;


B:低電阻有助于改善熱性能,提高最高工作溫度,優化散熱,從而實現更高的功率密度;


C:散熱的優化還使得封裝更簡潔,尺寸和重量大大減少;


D:其極短的關斷時間使得器件能在高開關頻率下工作,且工作溫度更低。


這些特性在功率器件,尤其是MOSFET和IGBT上的應用最為廣泛。



其中,功率器件以MOSFET、IGBT為代表,兩者均為電壓控制電流型功率開關器件,MOSFET優點是驅動電路簡單、開關速度快、工作頻率高,IGBT是由BJT和MOSFET組合成的復合器件,兼具兩者的優點:速度快、能耗低、體積小、而且大功率、大電流、高電壓。


MOSFET以柵極(G)極電壓控制MOSFET開關,當VGS電壓大于閾值電壓VGS(th) 時,MOSFET導通。


IGBT同樣以柵極(G)極電壓控制IGBT開關,當VGE電壓大于閾值電壓VGE(th) 時,IGBT導通。


因此,在第三代半導體高速發展的同時,測量技術也面臨全面升級,特別是高電壓、大電流、高頻率測試,以及電容特性(CV)特性。


本方案用于解決MOSFET、IGBT單管器件、多個器件、模組器件的CV特性綜合解決。


在了解本方案之前,需先了解寄生電容、CV特性、柵極電阻Rg測試技術。


一、功率器件的米勒效應、CV特性


1、MOS管的寄生電容


以臺灣育碧VBZM7N60為例MOS管具有三個內在的寄生電容:Cgs、Cgd、Cds以及柵極電阻Rg。



三個等效電容是構成串并聯組合的關系,它們并不是獨立的,而是相互影響,其中一個關鍵電容就是米勒電容Cgd。這個電容不是恒定的,它隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化,同時會影響柵極和源極電容的充電。


規格書上對上述三個電容的CV特性描述為:在給定的工作條件下,這三個電容的電容值會隨著VDS電壓的增加而呈現下降的趨勢。



2、MOS管的米勒效應


理想的MOS管驅動波形應是方波,當Cgs達到門檻電壓之后, MOS管就會進入飽和導通狀態。實際上在MOS管的柵極驅動過程中,由于米勒效應,會存在一個米勒平臺。米勒平臺實際上就是MOS管處于“放大區”的典型標志,所以導致開通損耗很大。


關鍵詞:Tonghui 同惠 功率器件 CV特性測試    瀏覽量:24814

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