實測案例：1200V GaN HEMT功率器件動態特性測試
2023-07-19 08:23:45 EETOP氮化鎵器件是第三代半導體中的典型代表，具有極快的開關速度，能夠顯著提升功率變換器的性能，受到電源工程師的青睞。同時，極快的開關速度又對其動態特性的測試提出了更高的要求，稍有不慎就會得到錯誤結果。
傳統氮化鎵器件多用于消費類電子市場，研發高壓氮化鎵器件將有助于在電力電子、新能源和電動汽車行業開拓新的應用市場。量芯微（GaNPower）是全球第一家推出1200V高壓硅基氮化鎵功率器件的廠家。這次測試的1200伏TO-252封裝的氮化鎵器件GPIHV15DK，在市場上具有標志性意義，傳統的氮化鎵功率器件最高電壓普遍停留在低壓應用。
為了能夠實現對GaN HEMT功率器件動態特性進行精準測試，對應的測試系統往往需要注意以下幾點：
1. 測量設備具有足夠的帶寬，確保開關過程不被濾波
針對此要求，泰克科技的功率器件動態特性測試系統DPT1000A中配置了業內領先的示波器MSO5（1GHz帶寬）、光隔離探頭TIVP1（1GHz帶寬）、高壓無源探頭TPP0850（800MHz帶寬）、Shunt（500MHz帶寬）
2. 探頭與測量點之間實現最小回路連接，減小測量回路中額外引入的寄生參數，避免測量結果中出現并不存在的震蕩或其他異常波形
3. 控制測試板中功率回路和驅動回路的電感，避免開關波形出現嚴重震蕩或超出器件安全工作范圍
針對要求2和3，泰克科技為GaN HEMT功率器件提供了專用測試板以確保測試效果，其具有以下特點：
a. 元器件布局緊湊、驅動電路靠近器件，盡量減小功率回路和驅動回路電感
b. 針對不同封裝類型的器件，提供焊接和壓接兩種形式，既可以避免傳統Socket引入過量的寄生電壓，又能夠確保器件牢固可靠。
c. 光隔離探頭TIVP1、高壓無源探頭TPP0850與PCB連接時采用專用測試座，盡量減少了引入測量回路的電感，同時還確保了測量的重復性。
以TO-252測試板為例，我們可以看到其上的各功能模塊
? 下管器件：量芯微的1200伏氮化鎵器件GPIHV15DK
? 上管器件：TO-252封裝的1200伏碳化硅二極管
? 測試點：柵極的信號的測試點，主回路電流的測試點，源漏極Vds的電壓的測試點
泰克DPT1000A功率器件動態特性測試系統集成了MSO58B高分辨率多通道示波器、光隔離探頭以及雙通道的任意波形發生器等產品，可實現：
- 定制化系統設計 & 自動化測試軟件
- 高帶寬/高分辨率測試設備 , 在高速開關條件下準確表征功率器件
- 覆蓋高壓、中壓、低壓、pmos、GaN 等不同類型，不同封裝芯片測試
- 可以提供單脈沖、雙脈沖、反向恢復、Qg、短路測試等測試功能
進入到1200V意味著氮化鎵器件在800伏電驅或其他高壓應用上將發揮重要作用，同時相比于碳化硅器件，在成本上也會有更大的優勢，證明未來高壓氮化鎵器件在工業和能源應用市場將會有更大的發展空間。
