寬禁帶半導(dǎo)體器件GaN、SiC設(shè)計(jì)優(yōu)化驗(yàn)證
發(fā)布時(shí)間:2020-08-14 來(lái)源:泰克科技 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】第三代寬禁帶半導(dǎo)體器件GaN和SiC的出現(xiàn),推動(dòng)著功率電子行業(yè)發(fā)生顛覆式變革。新型開關(guān)器件既能實(shí)現(xiàn)低開關(guān)損耗,又能處理超高速dv/dt轉(zhuǎn)換,且支持超快速開關(guān)切換頻率,帶來(lái)的測(cè)試挑戰(zhàn)也成了工程師的噩夢(mèng)。
結(jié)合泰克新一代示波器,泰克針對(duì)性地推出帶寬1Ghz、2500V差模、120dB共模抑制比的全面光隔離探頭,提供系統(tǒng)優(yōu)異的抗干擾能力,幫助工程師進(jìn)行第三代半導(dǎo)體器件的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)。工程師在設(shè)計(jì)電源產(chǎn)品時(shí),優(yōu)化上下管的驅(qū)動(dòng)條件,從而保證安全的條件下降低損耗,提高轉(zhuǎn)化效率,可以滿足寬禁帶半導(dǎo)體器件的測(cè)試需求。
TIVH高帶寬探頭測(cè)試
在開關(guān)技術(shù)應(yīng)用中的橋式驅(qū)動(dòng)上管測(cè)試中,普遍會(huì)碰到測(cè)試驅(qū)動(dòng)信號(hào)的正確測(cè)試問(wèn)題,現(xiàn)象表現(xiàn)為波形振蕩變大、測(cè)試電壓值誤差大,不利于設(shè)計(jì)人員的器件評(píng)估和選擇,其根本的原因在于所使用差分探頭的連接和CMRR共模抑制比規(guī)格滿足不了測(cè)量要求問(wèn)題。泰克的TIVH_差分探頭有效的解決了連接、測(cè)量帶寬、高頻CMRR和驅(qū)動(dòng)小信號(hào)測(cè)量問(wèn)題。
選擇TIVH差分探頭的基本原則是以驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升時(shí)間為依據(jù),儀器系統(tǒng)對(duì)被測(cè)點(diǎn)的影響小于3%。上管信號(hào)測(cè)量考慮因素:帶寬、電壓范圍(共模和差模)、CMRR和連接。根據(jù)測(cè)試驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升時(shí)間來(lái)選擇的方案配置如下,探頭的帶寬最好示波器的帶寬一致。基本配置:MDO3K/4K + TIVH02 /TIVH05 /TIVH08; 優(yōu)化配置MSO5/350/500/1000 + TIVH02 /TIVH05 /TIVH08。
驗(yàn)證SiC、GaN寬禁帶器件特性
SiC和GaN越來(lái)越廣泛的被應(yīng)用在電源產(chǎn)品中,當(dāng)測(cè)試高壓測(cè)Vgs導(dǎo)通電壓時(shí),因?yàn)轭l率高(快速開、關(guān))以及示波器探頭在高帶寬下的共模抑制不夠而導(dǎo)致不能準(zhǔn)確測(cè)試。共模抑制差導(dǎo)致測(cè)量受到共模電壓干擾而很難準(zhǔn)確測(cè)試實(shí)際的差分信號(hào)。泰克提供全面光隔離探頭(ISOVu)配合高達(dá)12位新五系示波器MSO5 成為業(yè)內(nèi)唯一解決方案,高達(dá)1GHz的系統(tǒng)帶寬滿足 GaN 和 SiC。
典型“開”狀態(tài)測(cè)量設(shè)置。
此外,還需注意在較高開關(guān)頻率下對(duì)探頭電容的影響。探頭電容過(guò)高將導(dǎo)致上升沿在測(cè)量中變緩,從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)高頻開關(guān)特性。另外,將探頭接入極靈敏的浮動(dòng)門電路信號(hào)中,可能導(dǎo)致電容充電產(chǎn)生的瞬態(tài)信號(hào)損壞設(shè)備。IsoVu 探頭的低電容也盡量減少門電路上的探頭電容問(wèn)題和瞬態(tài)信號(hào)損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。
憑借泰克全新5系示波器及 IsoVu 探頭,可以準(zhǔn)確捕獲高側(cè)門電路電壓波形,以便評(píng)估和優(yōu)化開關(guān)性能和可靠性,而不降低 dV/dt。
松下半導(dǎo)體解決方案案例
松下正在開發(fā)超快速、超高頻率GaN器件,包括600V等級(jí)的器件,這些器件將大大優(yōu)于SiC和基于硅的器件。潛在的GaN應(yīng)用包括服務(wù)器電源、太陽(yáng)能逆電器、電動(dòng)汽車和AC電源適配器;除轉(zhuǎn)換效率高以外,GaN器件還可以縮小電源的外部尺寸,同時(shí)在更高頻率上工作。
盡管有諸多優(yōu)勢(shì),松下項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在開發(fā)階段面臨一個(gè)極大的問(wèn)題。其現(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備特別適合硅功率器件,而GaN技術(shù)既在高電壓下工作,又在很高的頻率下運(yùn)行,因此要求測(cè)量系統(tǒng)擁有更高的性能,同時(shí)提供更加優(yōu)異的共模抑制比。使用示波器在氮化鎵/GaN功率器件上執(zhí)行差分測(cè)量時(shí),松下半導(dǎo)體面臨諸多挑戰(zhàn),特別是其試圖評(píng)估半橋電路設(shè)計(jì)的高側(cè)時(shí),普通示波器探頭中的寄生電容會(huì)使開關(guān)波形失真。
松下項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)一直在努力探索GaN器件的高速開關(guān)性能,消除寄生電容的影響。前期使用傳統(tǒng)差分探頭進(jìn)行測(cè)量沒(méi)有得到預(yù)期結(jié)果,波形還會(huì)隨著探頭接入位置不同而明顯變化,因此無(wú)法進(jìn)行可重復(fù)測(cè)量??紤]到這些測(cè)試挑戰(zhàn),他們一直使用既耗時(shí)又復(fù)雜的手動(dòng)方式,主要是估算高側(cè)電路故障。很顯然他們需要一種方式把共模電壓與關(guān)注的差分信號(hào)隔離開,這就需要一種新型探頭技術(shù),在高側(cè)電路上直接進(jìn)行測(cè)試。
由于采用創(chuàng)新的光隔離技術(shù),IsoVu探頭在被測(cè)器件和示波器之間實(shí)現(xiàn)了全面電流隔離。IsoVu在100MHz以下時(shí)提供了1000000:1的共模抑制比,在1GHz以下時(shí)提供10000:1的共模抑制比,且在頻率提高時(shí)其額定值不會(huì)下降。它提供了1GHz帶寬和2000V額定共模電壓,這種性能組合使得半橋測(cè)量成為可能。利用泰克示波器和IsoVu探頭現(xiàn)在能夠直接觀測(cè)高側(cè)柵極電壓波形,獲得了成功開發(fā)所需的測(cè)量洞察能力。
與其他探頭不同,IsoVu采用光電傳感器,把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成光調(diào)制,在電氣上把被測(cè)器件與示波器隔離。IsoVu采用4個(gè)單獨(dú)的激光器、一個(gè)光傳感器、5條光纖及完善的反饋和控制技術(shù)。IsoVu結(jié)構(gòu)及電流隔離技術(shù)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)提供了>2000V peak的耐受電壓。IsoVu光隔離解決方案可以支持幾千伏的電壓上線。
泰克從1946年成立至今70多年的歷史,示波器及其電壓電流探頭的可靠性與穩(wěn)定性一直是業(yè)界公認(rèn)的選擇,示波器是電源設(shè)計(jì)最常用的儀器,主要用于進(jìn)行電源設(shè)計(jì)驗(yàn)證,一般要對(duì)輸入輸出電壓或電流的波形進(jìn)行測(cè)試,判定其頻率、幅值或相位是否與設(shè)計(jì)相符合。
泰克為電源原型版設(shè)計(jì)及調(diào)試提供全方位解決方案,除了文中寬禁帶半導(dǎo)體SiC和GaN設(shè)計(jì)測(cè)試與優(yōu)化,還包括MOSFET/IGBT開關(guān)損耗、磁性器件損耗、環(huán)路響應(yīng)優(yōu)化、輸出紋波測(cè)試等,了解電源測(cè)試全過(guò)程更多解決方案,https://www.tek.com.cn/power-solution-hub。為幫助設(shè)計(jì)工程師厘清設(shè)計(jì)過(guò)程中的諸多細(xì)節(jié)問(wèn)題,泰克與電源行業(yè)專家攜手推出“氮化鎵電源設(shè)計(jì)從入門到精通“8節(jié)系列直播課,從0到1全面解密電源設(shè)計(jì),包括元器件選型、電路設(shè)計(jì)和PCB布線、電路測(cè)試和優(yōu)化技巧、磁性元器件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、環(huán)路分析和優(yōu)化、能效分析和優(yōu)化、EMC優(yōu)化和整改技巧、可靠性評(píng)估和分析。
推薦閱讀:
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來(lái)電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠(chéng)邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國(guó)電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢(mèng)想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測(cè)試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測(cè)量?jī)x
頻率器件
頻譜測(cè)試儀
平板電腦