第三代半导体测试的突破——Micsig光隔离探头
时间:2023-02-03 11:36来源:
摘要:第三代半导体碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)是近几年新兴的功率半导体,相比于传统的硅(Si)基功率半导体,氮化镓和碳化硅具有更大的禁带宽度,更高的临界场强,使得基于这两种材料制作的功率半导体具有耐压高、导通电阻低、寄生参数小等优异特性,应用于开关电源领域时,具有损耗小、工作频率高、可靠性高等优点,可以大大提升开关电源的效率、功率密度和可靠性等。
第三代半导体碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)是近几年新兴的功率半导体,相比于传统的硅(Si)基功率半导体,氮化镓和碳化硅具有更大的禁带宽度,更高的临界场强,使得基于这两种材料制作的功率半导体具有耐压高、导通电阻低、寄生参数小等优异特性,应用于开关电源领域时,具有损耗小、工作频率高、可靠性高等优点,可以大大提升开关电源的效率、功率密度和可靠性等。
图1:碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的开关动作时间
图2: 碳化硅(SiC)与传统硅基IGBT的频谱分布
图3:上臂Vgs电压叠加共模干扰电压Vcm示意图
常见的高压差分探头在100KHz时,CMRR>60dB,在1MHz时,CMRR>50dB,但是当频率到达100MHz时,一般只能做到20dB左右。图2的频谱看出,碳化硅在100MHz时仍有巨大的能量,这可以很好的理解为什么传统的高压差分探头无法胜任这项测试工作,用其测试所呈现出波形的准确性为什么经常受到质疑。
图4:碳化硅导通瞬间的Vgs信号波形
图5:碳化硅关断期间的Vgs信号波形
真实的Vgs信号是什么样的?器件的性能是否达到了设计预期?开关电源电路中的碳化硅或者氮化镓器件参数是否有安全冗余?开关损耗计算的结果是否真实?工程师的一系列疑问都指向一个共同的点:第三代半导体的测试难题。
Micsig基于SigOFIT™专有技术的光隔离探头正好破解了这个难题。
图6:Micsig基于SigOFIT™专有技术的光隔离探头
除了碳化硅之外,在针对氮化镓的测试环境下,光隔离探头更具有无与伦比的优势。氮化镓相比碳化硅具有更短的开关时间,对测试探头的共模抑制能力要求更高,这正是光隔离探头的专长。差分探头由于引线一般不少于几十厘米,具有很大的寄生电容和天线效应,当用差分探头触及氮化镓控制极时,剧烈的震荡会引起氮化镓器件瞬间烧毁爆炸(俗称炸管),很多做氮化镓电路设计的工程师抱怨说,一天炸管几次是常有的事,一碰就炸,人都搞得神经兮兮的。Micsig光隔离探头采用MCX连接,引线极短,几乎没有天线效应,寄生电容在几pF之内,测试氮化镓十分安全。
Micsig光隔离探头采用独家SigOFIT™信号光纤隔离技术,在高压测试情况下,很好的解决了人身安全和后端仪器的安全问题。光隔离探头共模电压可达60KVpk以上(完全由测试环境的绝缘物决定),光纤长度超过10米对信号也没有影响,用户可以定制需要定制长度,这是电缆传输信号的所有其他探头不具有的特质。
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