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1. 電感及電壓尖脈沖(voltage spike)的產生原因1.1 什么是電感電感是閉合回路的一種屬性,即當通過閉合回路的電流改變時,會出現電動勢來抵抗電流的改變。產生的電動勢可以用如下的公式來表征:其中,v 為電動勢,單位為伏特;L 為電感,單位為亨利;I 為電流,單位為安培;t 為時間,單位為秒。
1.2電壓尖脈沖是如何產生的當使用供電線將POWERTESTER 的加熱電流端和待測器件的對應管腳連接起來形成閉合回路后,就會在該閉合回路中形成寄生電感。在熱阻測試或功率循環測試過程中,當關閉加熱電流時,加熱電流會迅速變為0。因此dI/dt會很大,進而產生巨大的電壓尖脈沖,該脈沖會攻擊測試系統中的脆弱部分,包括POWERTESTER 設備和待測器件自身,將其破壞。假設加熱電流為 100A,POWERTESTER 系統在 1us 的時間內將其關閉為0A,而系統的寄生電感為 1uH。那么dI/dt = 100A/us,此時就會產生V= 100A/1us ? 1uH = ?100V的電壓尖脈沖。
2. 如何降低電壓尖脈沖(voltage spike)根據公式可知,要有效地降低電壓尖脈沖,可以采取兩個措施:降低閉合回路的寄生電感和延緩加熱電流關斷的過程。
2.1降低閉合回路的寄生電感降低閉合回路的寄生電感可以通過如下兩個手段:(1)減少導線的長度;(2)減少閉合回路的面積,即盡量使正極供電導線和負極供電導線挨在一起;下圖所示是兩種不同的閉合回路的電感與導線長度的關系,如圖所示,在相同的導線長度下,選擇將正極導線和負極導線并排擺放,會大大地降低閉合回路的電感。(來源:https://www.eeweb.com/tools/loop-inductance/)因此在使用POWERTESTER測試器件時,建議客戶采取如下措施:(1)盡量減少供電導線的長度以降低回路的寄生電感;(2)盡可能地使得正極供電導線和負極供電導線并排挨在一起以降低回路的寄生電感。(3)測試導線盡量遠離供電導線以降低測試過程中的噪聲,提高測試信噪比。一種推薦的接線方法如下圖所示:
2.2 延緩加熱電流關斷的過程(注:需要POWERTESTER的控制軟件為V2021.1或以后的版本才支持該功能)在使用飽和模式測試MOSFET器件(尤其是SiC MOSFET器件)時,如果柵極電壓在加熱電流完全變為零之前就已經切換了,就會產生比較大的電壓尖脈沖。因此強烈推薦客戶使用如下圖所示的Gate voltage delay功能,同時設置合適的柵壓延遲時間也可以縮短electric transient的時間??蛻舯仨氁⒁獾氖牵斀邮盏较到y的觸發信號后,系統有一個本征的16~20us的延遲時間。因此即使客戶在Gate voltage delay功能中選擇0,柵壓也會在16~20us后切換。當客戶在Gate voltage delay功能中選擇64us,則真實的柵極電壓切換時間為20+64us。??