【行业案例】带你走进功率半导体动态参数测试实际案例-上海信尔立测试设备有限公司

【行业案例】带你走进功率半导体动态参数测试实际案例

全球能源结构的变革深刻影响着电力电子产业的发展，功率半导体器件是电力电子设备能源转换与传输的关键，在新能源汽车、光伏储能、轨道交通等多个关键产业广泛应用。

随着电力电子设备在多重非平稳工况下的大量投用，可靠性问题日益突出，功率半导体器件的性能表征成为行业的研究热点。

DPT 双脉冲测试是一种用于评估功率半导体器件性能的重要测试方法，尤其是在评估开关特性和减少开关损耗方面具有重要意义。

行业背景及客户简介

DPT 双脉冲测试是分析功率开关器件动态特性的基础方法，贯穿器件的研发、应用和驱动保护电路的设计。通过双脉冲测试，您可以很方便地在系统设计中调试驱动电路，优化动态过程，验证短路保护。

双脉冲测试主要用于检测半导体在开关过程中的响应时间、电流变化和能量损耗情况。测量参数包括开通特性：开通时间T（on），开通延时时间Td（on），上升时间Tr及开通损耗E（on）；关断特性：关断时间T（off），关断延时时间Td（off），下降时间Tf及关断损耗E（off）；二极管恢复特性：反向恢复时间Trr，反向恢复电流Irr，反向恢复电荷Qrr及反向恢复di/dt等。

自动化的双脉冲测试系统需要借助高性能数字示波器对双脉冲波形进行采集并传输分析数据，得到以上测试参数。双脉冲测试系统在仪器自动化、数据采集精度和传输速度等方面提出了较高要求。

背景及需求分析

案例客户是一家专业从事第二代、第三代功率半导体器件智能检测装备的技术企业。主要研发产品包括功率器件静态集成测试系统、功率器件动态集成测试系统（DPT）、环境老化设备、热学应力测试系统等。

公司的主营产品：功率半导体动、静态集成测试系统

Part1

用户主要需求

针对传统IGBT的双脉冲测试，客户要求示波器具备200MHz带宽。针对第三代WBG半导体如SiC则需要350MHz以上带宽，以准确采集较快的信号切边，客户要求在满足带宽的前提下具备更高性价比。此外，更高的ADC位数可以确保采集信号的幅度精度，客户要求示波器具备更高的ADC位数。此外，采集精度、结构紧凑、高性价比也是客户对示波器的首要考虑指标。

客户在开发DPT集成测试系统时，使用LabView/C#等软件平台控制数字示波器、高压电源、脉冲发生器、测试夹具等设备进行自动化数据采集与分析。双脉冲测试可适用于研发和产线测试，在产线应用中，需要系统具备较高的UPH（Unit per hour）指标，要求示波器具备较快的数据采集和传输能力。

Part2

具体技术探讨

为方便系统集成软件开发，仪器仪表厂商一般会提供现成的驱动程序（Driver）程序例程（Example），集成商在安装驱动和拿到例程后，只需简单修改或增加后处理模块即可实现仪器程控。

但例程的优点是通用性较好，缺点是存在较多冗余及同步模块，运行效率较低。所以，为了满足客户较高UPH要求，需要配合客户重新编写程控指令，以提升程控速度。

R&S解决方案

R&S 高性价比数字示波器RTB2000 和 RTM3000 具备100MHz-1GHz带宽，可以完全覆盖第二代、第三代半导体双脉冲测试的带宽需求。选配ZZA 5U机架套件，方便系统集成安装。

此外，这两款示波器均配备10bit ADC，在High-res 模式下最高可达16bit垂直分辨率，可实现高精度数据采集。在程控数据传输方面，与客户工程师进行程序联调和验证，相对于例程，将数据传输速率提升近10倍左右。