应对宽禁带器件测试的挑战

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“随着电子器件和PCB变得越来越小，建立良好的探针连接变得越来越困难，尤其是在高额定电压和大额定电流的情况下。”Tucker指出，“人们之所以来找我们，是因为我们的半导体测试系统可用于晶圆厂、半导体工厂的前端和后端。”

图2：Keithley 2400系列图形触摸屏SMU。(来源：泰克公司)

双脉冲测试

双脉冲测试(DPT)是量化开关参数和评估Si、SiC和GaN MOSFET和IGBT动态特性的既定程序。DPT用于量化器件激活和失活期间的能量耗散，以及确定反向恢复特性。

如图3所示，DPT利用两个WBG器件进行。第一个器件称为被测器件(DUT)，而第二个器件通常与该DUT为同一类型。注意连接到上侧器件上的电感负载。使用电感器是为了模拟转换器设计中可能存在的电路情况。

图3：DPT电路原理图。(来源：泰克公司)

所用设备包括一个电源或SMU(用于提供电压)、一个任意函数发生器(用于产生脉冲以激活MOSFET栅极，从而启动电流传导)，以及一个示波器(用于测量产生的波形)。

“双脉冲测试提供了许多有关器件性能的信息，包括上升时间、下降时间、能量导通和能量关断。”Tucker指出，“然而，我们听到越来越多的声音是，人们希望在更上游的晶圆上直接筛选他们的器件。”

“Keithley的产品可以直接在晶圆上使用探测系统进行大量的质量控制过程监控，例如IV特性分析，但当你开始进行RDS(ON)、上升时间和下降时间等其他测试时，就变得更具挑战性了。”他补充道。

WBG器件的验证

在电源应用中，检查功率损耗和提高电源效率的能力已变得至关重要。泰克利用5和6系列B MSO示波器(图4)和自动功率分析软件简化了开关损耗测量过程。

由于高频下的快速开关以及存在较大的共模电压(如VDS)，测量浮动差分量(如上侧VGS)具有挑战性，甚至是不可能的。这是因为示波器探头在高带宽下缺乏必要的共模信号抑制能力。

共模抑制不足会导致测量结果被共模误差所淹没，而无法准确捕获差分信号。为了解决这些问题，可以使用泰克IsoVu隔离探头。在与GaN和SiC器件一起使用时，无论共模电压如何，它们都能保持性能，从而实现精确的差分测量。使用IsoVu探头，可以准确测量和验证传导损耗、死区损耗和开关损耗。

图4：泰克5系列B MSO示波器和IsoVu探头。(来源：泰克公司)

“如果你看一下泰克的产品组合，就会发现我们有各种各样的示波器和探测技术。”Tucker表示，“软件也非常重要。我们有一个团队开发基于应用的软件，可以直接安装在示波器上。”

“除了传统的WBG器件特性之外，验证WBG器件和功率模块的可靠性还需要高电压和更大功率的能力。”他补充道，“泰克公司最近收购的德国高效电源专业公司EA Elektro-Automatik，扩大了其大功率测试和测量解决方案。泰克、吉时利和EA产品组合的优势使工程师能够放心地进行测量，并更快地将产品推向市场。”

在一个管理有限能源至关重要的世界里，SiC和GaN等WBG半导体技术正在推动清洁、可再生能源的发展。然而，工程师们也面临着新的挑战。更新的测试工具和技术对于测量关键值和确保这些重要器件的功能至关重要。

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