双脉冲测试将在电力电子的未来中发挥关键作用。电源设计人员和系统工程师依靠它来评估 MOSFET 和 IGBT 等功率半导体在动态条件下的开关特性。通过评估开关期间的功率损耗和其他指标，这些测试使工程师能够优化最新电源转换器、逆变器和其他电源电路的效率和可靠性。
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推动采用双脉冲测试的是它能够在设计过程的早期评估最坏情况下工作条件下的电力电子设备。这有助于降低将来出现不可预见问题的风险。
然而，由于 SiC MOSFET 的开关速度更快，GaN 功率 FET 的频率更高，因此基于氮化镓 （GaN） 和碳化硅 （SiC） 的功率器件动态测试带来了不同的挑战。因此，使用这些下一代功率半导体的工程师在尝试降低功率损耗时仍然面临障碍。
动态测量
是德科技正试图解决这个问题，让工程师能够在封装之前测量宽带隙 功率半导体芯片的动态特性。是德科技表示，该测试夹具经过专门设计，可以最大限度地减少可能影响裸晶片双脉冲测试精度和可靠性的寄生效应，并且无需焊接。该装置与该公司的双脉冲测试仪兼容，包括 PD1550A（见图）。
虽然 Advanced Dynamic Power Device Analyzer 的高级动态功率器件分析仪可以测试 GaN 和 SiC 功率器件和模块，但 Keysight 最新的测试解决方案也使其能够分析裸芯片。
是德科技汽车和能源解决方案副总裁兼总经理 Thomas Goetzl 表示：“随着全新 WBG 半导体裸芯片评估方法的推出，我们正在帮助行业加快开发高效、稳健的功率半导体分立器件和功率模块。
基于 SiC 和 GaN 的功率半导体是各种产品的核心构建模块，从电动汽车中的车载充电器 （OBC） 和牵引逆变器，到太阳能、风能和其他连接到电网的可再生能源系统。它们还有可能缓解数据中心快速增长的电力需求，从而推动 AI 的最新进展。但它们以许多不同的形式使用，包括预封装的设备或包含裸半导体芯片的电源模块。
什么是双脉冲测试？
双脉冲测试 （DPT） 是在硬开关情况下测量这些功率半导体特性的最广泛采用的方法。它揭示了对动态条件下功率器件的宝贵见解，使工程师能够准确测量从导通 （Eon） 和关闭 （Eoff） 期间的能量损失到电流 （di/dt） 和电压 （dv/dt） 斜率的所有内容。该测试还可以测量功率器件的反向恢复特性 （Qrr） 以及控制它的栅极驱动器的作。
借助它，电源设计人员和系统工程师可以提高电源转换的效率。它还可以帮助他们在设计过程的早期识别潜在的性能问题，从而实现更稳健、更可靠的电源设计。
双脉冲测试需要几台设备。电源或源测量单元 （SMU） 提供电压，而任意函数发生器 （AFG） 或其他测试仪输出栅极驱动信号，以打开和关闭功率器件，使工程师能够评估其在不同电流负载和不同温度下的性能。提供精确栅极驱动信号（这些是双脉冲测试中的“脉冲”）的能力对于执行这些测试至关重要。
通过调整导通和关断时间，工程师可以观察和分析功率器件的开关波形。在大多数情况下，使用高带宽混合信号示波器来捕获这些高速信号，并与几种不同的探头配对，以测量功率器件的栅极和漏极电流，并执行隔离的高侧栅极电压测量。这些数据对于了解功率器件在各种条件下的性能至关重要。
在典型设置中，一对预封装的功率器件以半桥拓扑形式放置在带有栅极驱动器和电流传感器的评估板上。PCB 专为双脉冲测试而设计。
Keysight 表示，测试裸功率半导体可以让工程师更全面地了解功率器件的开关特性。但是，在封装前测量功率晶体管的动态作通常需要直接焊接到裸芯片上。据该公司称，这个过程不仅困难，而且还可能导致寄生效应，从而影响测量的准确性和可靠性。
最小化裸功率器件的寄生效应
是德科技表示，它通过其最新的测试系统来应对这些挑战，该系统允许功率器件工程师和系统设计师在芯片从晶圆上切割后立即执行动态表征。是德科技表示，该系统有助于快速、轻松地容纳裸功率器件，为测试提供足够的电接触，同时防止小而脆弱的芯片产生电弧或损坏。
测试夹具的独特设计无需直接焊接到功率器件上，也无需在其顶部放置针形探针。这最大限度地减少了测试电路中的寄生效应，并为快速开关 SiC 和 GaN 功率器件产生干净的测量波形。该系统的寄生功率环路电感小于 10 nH。“裸芯片动态特性分析曾经被认为几乎不可能完成，现在随着我们的功率半导体测试产品组合的扩展，这成为可能，”Goetzl 说。
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