【導讀】SiC MOSFET具有出色的開關特性，但由于其開關過程中電壓和電流變化非常大，因此如Tech Web基礎知識 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具有出色的開關特性，但由于其開關過程中電壓和電流變化非常大，因此如Tech Web基礎知識 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。
圖1. 將電壓探頭與延長電纜連接來測量柵-源電壓
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、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，但當將RG_EXT設置為3.3Ω并提高開關速度時，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致觀察到的波形與真正的原始波形完全不同。
導通波形
關斷波形
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，這可能會導致觀察到的浪涌比實際的浪涌更大。
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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