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第三代半导体器件的测试挑战 第三代半导体器件毫不夸张的讲为电源行业带来了革新，基于其高 速，小体积，低功耗的特点，越来越广泛应用在消费电子及电力电 子行业。下图显示了不同技术的功率器件的性能区别。可以看到， 传统的Si 基 IGBT 或者 MOSFET 管要么分布在高压低速的区间， 要么分布在低压高速的区间，市面上传统的探测技术可以覆盖器件 特性的测试需求。但是第三代半导体器件 SiC 或 GaN 的技术却大 大扩展了分布的区间，覆盖以往没有出现过的高压高速区域，这就 对器件的测试工具提出非常严苛的挑战。 今年在国家发布的新基建中，5G 通讯电源、新能源逆变器和 电动汽车驱动等领域，SiC 和 GaN 器件将得到越来越广泛的应用， 这给工程师进行电源转换器产品设计带来更多的机遇，也带来了全 新的设计挑战。本文将和大家探讨当下的行业现状以及如何攻克测 试难题。 目前很多工程师在桥式电路设计中都是以低压侧开关特性来评 价器件及设计驱动电路，因为有“接地”参考，似乎只要带宽满足， 电压范围满足就可以了，但是事实上很多人忽略了其实高压侧和低 压侧在驱动和特性本身并不是相同的，不能通过下管测试推算上管 测试，但是为什么工程师不真正来测试高压侧Vgs 呢？主要是因为 目前没有合适的探头和方法能测试准确高压侧驱动信号，它会受到 带宽限制，共模抑制比的限制，信号干扰等影响，所以只能用推测 或者仿真等方式来预估，很大程度上增加了产品设计的不确定性， 甚至存在很大安全隐患。 泰克作为测试仪器及方案的提供商，为了解决工程师的困扰， 打造了全新的IsoVu 光隔离探头来完成相关的测试挑战。 我们先看传统差分探头和 IsoVu 光隔离探头测试相同高压侧 Vgs 信号效果对比。如下图所示，灰色的波形是传统差分探头测试 的效果，红色的波形是泰克TIVP 光隔离探头测试的效果，能真实 反馈高压侧Vgs 的驱动波形，真实呈现工程师想了解的驱动波形， 不用再依赖经验或者猜测。 新的Tektronix IsoVuGeneration 2 探头提供了无与伦比的带 宽、动态范围、共模抑制以及多功能MMCX 连接器的组合，为上管 Vgs 测量设置了新的标准，设计者终于能看到以前隐藏的信号特征， 再一次引领了高压隔离探头的技术革新。 1GHz 光隔离探头 更小的尺寸提升了DUT 连接的便携性 行业领先的CMRR 特性 完全光隔离技术 完整测试系统 比第一代探头体积缩小80% 使用传统差分探头几乎不可能在高速不接地系统上进行准确的 测量。由于涉及更高的频率和开关速度，使用 SiC 和 GaN 等宽禁 带技术的工程师面临准确测量和表征器件的巨大挑战。通过将探头 与示波器的电流隔开，IsoVu 探头完全改变了功率研究人员和设计 人员进行宽禁带功率测量的方式。 “第一代产品面世时，IsoVu 探头对我们的客户来说代表着真正 的突破，因为他们可以真正了解半桥设计高侧的性能，消除重大的 盲点。”泰克科技主流解决方案总经理 Suchi Srinivasan 说，“这次 在第二代 IsoVu 中，将有更广泛的客户能够获得这种尖端隔离测量 技术，完成产品级研发、验证和 EMI 故障排除等任务。” “IsoVu技术对于支持客户在设计中采用我们的功率转换技术至 关重要。”Cree 科锐旗下企业Wolfspeed 全球汽车现场应用工程师 主管 Cam Pham 说，“由于电流隔离功能，IsoVu 技术使我们及我 们的客户能够满怀信心地准确地表征高侧事件。” 我们来看看第二代光隔离探头和第一代 IsoVu 探头对比，下图 显示由于低压侧开关、高压侧门级和开关节点之间的寄生耦合，低 压侧开关有振铃现象。再次，将 IsoVu 第一代的结果(左边)与第二 代 IsoVu 的结果进行比较。右边的截图显示了第二代 IsoVu 的性能 如何比IsoVu 第一代的性能有了很大的改善。IsoVu Gen 2 提供更 详细，准确。 我们再来看看第二代光隔离探头和第一代 IsoVu 探头对比。下 图显示由于低压侧开关、高压侧门级和开关节点之间的寄生耦合， 低压侧开关有振铃现象。将 IsoVu 第一代的结果(左边)与第二代 IsoVu 的结果进行比较，右边的截图显示了第二代更加详细、准确， 比第一代的性能有了很大改善。 IsoVu 第二代探头的特点 与第一