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    測量SiC MOSFET柵-源電壓時的注意事項:一般測量方法

    發(fā)布時間:2022-10-11 來源:羅姆半導(dǎo)體 責(zé)任編輯:wenwei

    【導(dǎo)讀】SiC MOSFET具有出色的開關(guān)特性,但由于其開關(guān)過程中電壓和電流變化非常大,因此如Tech Web基礎(chǔ)知識 SiC功率元器件“SiC MOSFET:橋式結(jié)構(gòu)中柵極-源極間電壓的動作-前言”中介紹的需要準(zhǔn)確測量柵極和源極之間產(chǎn)生的浪涌。在這里,將為大家介紹在測量柵極和源極之間的電壓時需要注意的事項。我們將以SiC MOSFET為例進行講解,其實所講解的內(nèi)容也適用于一般的MOSFET和IGBT等各種功率元器件,盡情參考。


    本文的關(guān)鍵要點


    ?如果將延長電纜與DUT引腳焊接并連接電壓探頭進行測量,在開關(guān)速度較快時,觀察到的波形會發(fā)生明顯變化。

    ?受測量時所裝的延長電纜的影響,觀察到的波形會與真正的原始波形完全不同。

    ?在觀測波形時,需要時刻注意觀察到的波形是否是真正的原始波形。


    SiC MOSFET具有出色的開關(guān)特性,但由于其開關(guān)過程中電壓和電流變化非常大,因此如Tech Web基礎(chǔ)知識 SiC功率元器件“SiC MOSFET:橋式結(jié)構(gòu)中柵極-源極間電壓的動作-前言”中介紹的需要準(zhǔn)確測量柵極和源極之間產(chǎn)生的浪涌。在這里,將為大家介紹在測量柵極和源極之間的電壓時需要注意的事項。我們將以SiC MOSFET為例進行講解,其實所講解的內(nèi)容也適用于一般的MOSFET和IGBT等各種功率元器件,盡情參考。


    測量SiC MOSFET柵-源電壓:一般測量方法


    電源單元等產(chǎn)品中使用的功率開關(guān)器件大多都配有用來冷卻的散熱器,在測量器件引腳間的電壓時,通常是無法將電壓探頭等直接安裝到器件引腳上的。因此,有時會將延長電纜焊接到器件的引腳上,并在產(chǎn)品外殼外部連接電壓探頭進行測量。


    圖1為在ROHM評估板(P02SCT3040KR-EVK-001)上安裝散熱器并將電壓探頭與延長電纜連接進行測量時的示例。其中,將連接電壓探頭用的延長電纜(長約12cm)焊接到被測器件(DUT)的引腳上,并將延長電纜絞合以抑制輻射噪聲的影響。使用這種測量方法,實施圖2所示的橋式結(jié)構(gòu)下的雙脈沖測試,并觀察波形。


    1.png

    圖1. 將電壓探頭與延長電纜連接來測量柵-源電壓


    2.png

    圖2. 雙脈沖測試電路


    在雙脈沖測試電路的高邊(HS)和低邊(LS)安裝ROHM的SiC MOSFET SCT3040KR,并使HS開關(guān)、LS始終OFF(柵極電壓=0V)。圖1所示的延長電纜已經(jīng)直接焊接在HS的柵極引腳和源極引腳上。


    圖3為測量到的柵-源電壓波形。當(dāng)外置柵極電阻RG_EXT為10Ω時,延長電纜并沒有太大的影響,但當(dāng)將RG_EXT設(shè)置為3.3Ω并提高開關(guān)速度時,就會因電壓和電壓的變化而誘發(fā)噪聲和電路的高頻工作,導(dǎo)致測量到的波形發(fā)生了顯著變化。在該示例中,受測量用的延長電纜的影響,測量儀器中顯示的頻段范圍發(fā)生了變化,由于附加了額外的阻抗而導(dǎo)致觀察到的波形與真正的原始波形完全不同。


    3.png

    導(dǎo)通波形

    4.png

    關(guān)斷波形

    圖3. 安裝延長電纜測量到的柵-源電壓波形。與真正的原始波形完全不同。


    需要注意的是,必須始終留意觀察到的波形是否是真正的原始波形,或者觀察到的波形是否由于某些影響因素而與原始波形不同。為此,不僅要知道如何進行準(zhǔn)確的觀察,還要知道影響觀察的因素。


    圖4是該測量所用的電壓差分探頭的等效電路(*1、*2)。通常,電壓探頭的頻率特性設(shè)置包括探頭的頭部。然而,如果在DUT的測量引腳上安裝延長電纜的話,在觀察幾十ns的高速開關(guān)波形時,會在雜散電感LEXT和電壓探頭主體的輸入電容C之間引發(fā)諧振現(xiàn)象,從而產(chǎn)生疊加在原始電壓波形上的高頻電壓振鈴,這可能會導(dǎo)致觀察到的浪涌比實際的浪涌更大。


    5.jpg

    圖4. 電壓差分探頭的等效電路


    *1. 參考資料:“ABCs of Probes” Application Note(No. EA 60W-6053-14)Tektronix, 2016年1月;“WaveLink Medium Bandwidth(8-13GHz)Differential Probe” Operator’s Manual(924243-00)TELEDYNE LECROY, 2014年5月


    *2. 參考資料:“WaveLink Medium Bandwidth(8-13GHz) Differential Probe” Operator’s Manual(924243-00)TELEDYNE LECROY, 2014年5月



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