我们在选购功率器件动态参数测试系统时,都会先基于各设备厂商提供的参数手册给出的信息进行对比评价,选出备选设备再进行实测验证,最后综合成本、测试能力范围、实测结果确定要采购的设备。参数手册中提供的信息能够帮助判断设备是否符合我们的需求、了解设备的能力水平,还能够为进行实测验证提供指导,可以说是非常重要了。但很多工程师在进行参数手册对比时往往会无从下手,或者没有真正理解参数背后所代表的的含义。
一、 测试项目
首先我们需要了解测试系统能够对哪些种类和封装形式的器件进行测试,图1所示,DPT1000A可以对Si和SiC的MOSFET、IGBT、Diode进行测试。封装类型非常丰富,几乎囊括了所有分立器件封装类型。
动态测试设备的测试项目通常包括开关特性和反向恢复特性两个部分,以往以独立设备形式存在的栅电荷、短路、雪崩、RBSOA等测试在最近几年出现与动态测试系统合并的趋势。在关注测试项目的同时,还需要关注各测试项目能够给出的参数包括哪些。
参数/特性表征这一列看起来非常热闹,三个测试项目对应的参数/特性表征分别有14项、10项和3项,看得人眼花缭乱。了解这三个测试项目测试原理话就会知道,测试设备完成测试后给出的器件参数都是基于测试波形计算得到的。在表格中,开关参数就是基于Vgs vs. t、Ids vs. t、Vds vs. t这三个波形计算得到的,反向恢复特性就是基于Id vs. t、Vds vs. t这两个波形计算得到的,栅电荷就是基于Vgs vs. t、Ig vs. t这两个波形计算得到的。基于测试波形进行器件参数计算时,必须要明确参数的定义,例如开关时间的起始点、损耗计算的起始点等。从表格下方的备注中可以看出,DPT1000A的参数定义是基于IEC60747和JESD24这两个标准的。
二、 测试范围及设定精度
在了解到动态测试系统能够完成的测试项目后,就需要关注各个测试项目在测试时的测试范围及设定范围了。关注这一点的原因是:被测器件的规格范围会非常广,常见的功率器件电压等级从20V到1700V、电流等级从0.5A到100A,则对应的测试条件会千差万别,那么动态测试系统能够满足的测试范围直接决定了被测器件的规格范围;动态测试的基本要求是在指定的工况下完成动态过程,一般是指定的电压、电流、驱动电压等条件,那么这些参数的设定精度也会直接影响到测试结果的有效性,设定精度太低,实际的工况就会与要求的工况偏离太多。
此外,大家对于测试范围存在这样一个误区,即认为测试范围指的是图2中各参数的范围。这种测试范围的定义,虽然不算错误,但体现出对测试理解不够深入,且这样的定义不够直接和有效。如上所示,测试范围主要起到定义被测器件规格的作用,那么,只要看测试的电压、电流范围即可,要求在此范围内被测器件都能够被测试。
电压的设定精度直接由系统配置的高压电源决定,电流设定精度由脉宽设定精度决定,而脉宽设定精度由系统配置的双脉冲信号发生器决定,如图6所示,DPT1000A提供了高压电源和双脉冲信号发生器型号,大家可以找到对应的参数。
三、 测量范围及精度
最后我们需要关注的是测量范围和精度,这项参数直接对应到系统中的测量仪器仪表,包括示波器、电压套探头、电流探头。
在以往动态设备的参数手册中,对于测量范围和精度,往往只给出数值,例如:测量带宽100MHz、测量精度2%、驱动电压测量范围-30V到+30V。这样的标注方法虽然没有错误,但对我们在进行设备选型时并不友好。首先,只给出数值的情况下,这些指标无从考证,且无法深层次判断测试系统的测量能力水平高低。
所以DPT1000A通过优化的测试电路设计、独有的测试转接板、合理的测试接线、充分的探头校准,确保了测试波形的正常,在配合高精度探头,能够为客户提供更有价值的测试结果。