延時(shí)校準(zhǔn)、脈沖測(cè)試一定要做的事兒

延時(shí)校準(zhǔn)、脈沖測(cè)試一定要做的事兒！進(jìn)行雙脈沖測(cè)試的主要目的是獲得功率半導(dǎo)體的開(kāi)關(guān)特性，可以說(shuō)它伴隨著功率器件從研發(fā)制造到應(yīng)用的整個(gè)生命周期。基于雙脈沖測(cè)試獲得的器件開(kāi)關(guān)波形可以做很多事情，包括：通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)過(guò)程的分析驗(yàn)證器件設(shè)計(jì)方案并提出改進(jìn)方向、提取開(kāi)關(guān)特征參數(shù)制作器件規(guī)格書、計(jì)算開(kāi)關(guān)損耗和反向恢復(fù)損耗為電源熱設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐、不同廠商器件開(kāi)關(guān)特性的對(duì)比等。測(cè)量延時(shí)的影響被測(cè)信號(hào)在測(cè)量過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷兩次延時(shí)，不同信號(hào)所經(jīng)歷延時(shí)的差別會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定的影響。一次延時(shí)是示波器模擬前端的延時(shí)，索性示波器不同通道間延時(shí)差別在ps級(jí)別，對(duì)于ns級(jí)別的ns、us級(jí)別的功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程可以忽略不計(jì)。另一次是探頭的延時(shí)，不同的探頭直接的延時(shí)差別在ns級(jí)別，此時(shí)對(duì)于開(kāi)關(guān)速度較快的器件就有明顯的影響了，特別是對(duì)于近幾年開(kāi)始逐漸推廣使用的SiC和GaN器件影響就更大了。我們以SiCMOSFET開(kāi)關(guān)過(guò)程測(cè)量為例來(lái)說(shuō)明測(cè)量延時(shí)的影響。在下圖中，藍(lán)色波形為未對(duì)探頭進(jìn)行延時(shí)校準(zhǔn)前獲得的波形（校準(zhǔn)前波形），紅色波形為對(duì)探頭進(jìn)行延時(shí)校準(zhǔn)后獲得的波形（校準(zhǔn)后波形）。按照理論，在開(kāi)通過(guò)程中，當(dāng)IDS開(kāi)始上升時(shí)，會(huì)在回路寄生電感上產(chǎn)生壓降，這會(huì)使VDS有所下降，IDS的上升與VDS的下降應(yīng)該幾乎在同一時(shí)刻開(kāi)始的。而在校準(zhǔn)前波形中，IDS開(kāi)始上升時(shí)，VDS保持不變，在一段5.5ns延時(shí)后才開(kāi)始下降。這一情況與理論明顯不符合，可以推斷此時(shí)IDS信號(hào)超前VDS信號(hào)。而在進(jìn)行校準(zhǔn)后，這一問(wèn)題得到了解決。按照理論，在關(guān)斷過(guò)程中，VDS的尖峰應(yīng)該在IDS過(guò)零附近。而在校準(zhǔn)前波形中，IDS過(guò)零5.5ns后，VDS才達(dá)到最高值。在進(jìn)行校準(zhǔn)后，這一問(wèn)題也得到了解決。同時(shí)我們還整理出開(kāi)關(guān)特性參數(shù)，包括：開(kāi)通延時(shí)td(on)、開(kāi)通時(shí)間tr、開(kāi)通能量Eon、關(guān)斷延時(shí)td(off)、關(guān)斷時(shí)間tf、關(guān)斷能量Eoff?？梢钥吹介_(kāi)通延時(shí)td(on)和關(guān)斷延遲td(off)校準(zhǔn)前后有2ns左右差異，開(kāi)通時(shí)間tr和關(guān)斷時(shí)間tf校準(zhǔn)前后幾乎不變，開(kāi)通能量Eon校準(zhǔn)前395.31uJ比校準(zhǔn)后147.53uJ大了1.67倍，關(guān)斷能量Eoff校準(zhǔn)前20.28uJ比校準(zhǔn)后70.54uJ小了71.3%。由此可見(jiàn)延時(shí)對(duì)于器件開(kāi)關(guān)特性的分析和參數(shù)計(jì)算有著非常明顯的影響，在進(jìn)行測(cè)量之前，我們可以通過(guò)以下四種方法來(lái)進(jìn)行延時(shí)校準(zhǔn)。方法一:同時(shí)測(cè)量示波器自帶方波信號(hào)校準(zhǔn)不同電壓探頭之間的延時(shí)差別非常簡(jiǎn)單，只需要同時(shí)測(cè)量同一電壓信號(hào)，然后再根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)即可。我們可以利用示波器自帶的方波信號(hào)，一般在示波器側(cè)面板或前面板?？梢钥吹?，兩個(gè)探頭雖然都在測(cè)量示波器自帶方波，但在示波器屏幕上顯示的波形出現(xiàn)的延時(shí)，1通道測(cè)量通路超前2通道測(cè)量通路5.6ns。那么我們就可以在示波器的通道設(shè)置菜單中設(shè)置1通道延時(shí)為-5.6ns，或設(shè)置2通道延時(shí)為+5.6ns完成校準(zhǔn)。方法二:示波器自帶功能校正對(duì)于固定型號(hào)的電壓或者電流探頭，其延時(shí)是基本固定的，只要知道探頭型號(hào)就能夠直接進(jìn)行延時(shí)校準(zhǔn)?，F(xiàn)在示波器的功能越來(lái)越強(qiáng)大，通過(guò)探頭的接口可以識(shí)別出探頭的型號(hào)，這樣示波器就可以直接自動(dòng)設(shè)備延時(shí)校準(zhǔn)值。方法三:延時(shí)校準(zhǔn)夾具仿照方法一中同時(shí)測(cè)量同一信號(hào)來(lái)校準(zhǔn)不同電壓探頭延時(shí)差別的思路，測(cè)量同時(shí)變化的電壓和電流信號(hào)，就能夠校準(zhǔn)電壓探頭和電流探頭之間的延時(shí)差別。很多示波器廠商基于此思路已經(jīng)推出了電壓、電流探頭延時(shí)校準(zhǔn)夾具，方便工程師直接使用，而不用再自己做校準(zhǔn)源。例如泰克的相差校正脈沖發(fā)生器信號(hào)源TEK-DPG和功率測(cè)量偏移校正夾具067-1686-03。方法四:利用器件開(kāi)關(guān)特征如果受限于手頭設(shè)備，我們還可以通過(guò)上邊提到的器件開(kāi)關(guān)過(guò)程的特征來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。按照理論，在開(kāi)通過(guò)程中IDS的上升與VDS的下降應(yīng)該幾乎在同一時(shí)刻開(kāi)始的。那么我們可以進(jìn)行不同測(cè)試條件下的雙脈沖測(cè)試，讀出每次開(kāi)通過(guò)程中IDS與VDS之間的延時(shí)，然后去平均值后進(jìn)行校準(zhǔn)即可。關(guān)于泰克科技泰克公司總部位于美國(guó)俄勒岡州畢佛頓市，致力提供創(chuàng)新、