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          同惠功率器件CV特性测试解决方案助力品质升级!


            来源: Tonghui同惠 时间:2023-11-27 编辑:清风
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          前言


          为实现我国的‘碳达峰、碳中和’目标,电气化替代成为关键策略。


          通过功率半导体,我们构建了高效、可控的能源网络,降低能耗和碳排放。功率半导体在计算机、交通、消费电子和汽车电子等行业的应用也逐渐广泛。


          随着新能源的快速增长,新能源汽车、风电和光伏等领域对功率半导体的需求将大幅增加。


          半导体材料已经历经三个发展阶段:



          由此可见,第三代半导体在高压、高频、高速和低阻方面展现出了显著优势,其击穿电压在某些应用中甚至能够达到1200-1700V。这些特点为其带来了一系列新的特性:


          A:极低的内部电阻,与同类型硅器件相比,效率提高了70%;


          B:低电阻有助于改善热性能,提高最高工作温度,优化散热,从而实现更高的功率密度;


          C:散热的优化还使得封装更简洁,尺寸和重量大大减少;


          D:其极短的关断时间使得器件能在高开关频率下工作,且工作温度更低。


          这些特性在功率器件,尤其是MOSFET和IGBT上的应用最为广泛。



          其中,功率器件以MOSFET、IGBT为代表,两者均为电压控制电流型功率开关器件,MOSFET优点是驱动电路简单、开关速度快、工作频率高,IGBT是由BJT和MOSFET组合成的复合器件,兼具两者的优点:速度快、能耗低、体积小、而且大功率、大电流、高电压。


          MOSFET以栅极(G)极电压控制MOSFET开关,当VGS电压大于阈值电压VGS(th) 时,MOSFET导通。


          IGBT同样以栅极(G)极电压控制IGBT开关,当VGE电压大于阈值电压VGE(th) 时,IGBT导通。


          因此,在第三代半导体高速发展的同时,测量技术也面临全面升级,特别是高电压、大电流、高频率测试,以及电容特性(CV)特性。


          本方案用于解决MOSFET、IGBT单管器件、多个器件、模组器件的CV特性综合解决。


          在了解本方案之前,需先了解寄生电容、CV特性、栅极电阻Rg测试技术。


          一、功率器件的米勒效应、CV特性


          1、MOS管的寄生电容


          以台湾育碧VBZM7N60为例MOS管具有三个内在的寄生电容:Cgs、Cgd、Cds以及栅极电阻Rg。



          三个等效电容是构成串并联组合的关系,它们并不是独立的,而是相互影响,其中一个关键电容就是米勒电容Cgd。这个电容不是恒定的,它随着栅极和漏极间电压变化而迅速变化,同时会影响栅极和源极电容的充电。


          规格书上对上述三个电容的CV特性描述为:在给定的工作条件下,这三个电容的电容值会随着VDS电压的增加而呈现下降的趋势。



          2、MOS管的米勒效应


          理想的MOS管驱动波形应是方波,当Cgs达到门槛电压之后, MOS管就会进入饱和导通状态。实际上在MOS管的栅极驱动过程中,由于米勒效应,会存在一个米勒平台。米勒平台实际上就是MOS管处于“放大区”的典型标志,所以导致开通损耗很大。


          关键词:Tonghui 同惠 功率器件 CV特性测试    浏览量:14258

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