双极性脉冲恒流源:高效测试解决方案

 

引言  

‌半导体电流脉冲测试‌是一种评估功率半导体器件动态特性的测试方法，通过施加两个短暂的脉冲信号模拟器件在实际应用中的开关过程，第一个脉冲用于将器件从关闭状态切换到开启状态，以获得一定电流；第二个脉冲则是用来模拟器件在实际应用中可能遇到的再次开启。通过测量器件在两次脉冲之间的响应，包括开关时间、开关能量、电流波形等，获得稳态和动态过程中的主要参数‌。

这些数据有助于更好地评估器件性能，优化驱动设计，确保电力电子系统的可靠性和稳定性。  

测试需求  

随着功率半导体技术的发展，IGBT、 MOSFET、BJT 等半导体器件向小型化、集成化、大功率方向发展。为了避免大功率测试过程中温升对测试造成影响、甚至烧坏器件。

在法规和行业测试中，通常会给被测器件施加满足功率条件下的瞬时电流脉冲，进行半导体器件相关参数测试。

高频大电流脉冲特性测试难点：

1、需实现脉冲宽度、占空比、脉冲幅度的精确控制；

2、需对器件的脉冲响应进行快速精确测量，要求电源AD转换和FPGA控制逻辑技术；

3、需使用低噪声、高精度的大电流源测试电源，满足大电流测试需求；

4、大电流下器件自加热效应显著，需采用脉冲测试法减少温升影响，确保测试数据准确；‌‌‌

参数通常范围：

1、‌电流范围‌：脉冲电流调节通常在0.01A到200A之间，具体配置根据实际需求选择合适的档位和最大电流值；

2、‌脉冲宽度‌：脉冲宽度一般为300μs。  

 

应用领域  

1、‌MOSFET‌：MOSFET是一种单极型器件，具有开关速度快、驱动功率低、输入阻抗高的特点，适合高频应用。在高频开关电源、DC-DC转换器、电机驱动等对开关速度要求较高的场合，MOSFET的动态特性测试尤为重要。

2、‌IGBT‌：IGBT是一种由MOSFET和双极型晶体管（BJT）组合而成的复合器件，具有高输入阻抗和低导通压降的优点，适用于高压应用。IGBT的开关特性测试需要高精度的测试设备和快速的响应时间，以确保准确测量其导通与关断特性。

3、‌新型功率器件‌：新型宽禁带半导体材料制成的功率器件，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），具有高耐压、低导通电阻、高开关频率、耐高温的特点，广泛用于新能源汽车、充电桩、太阳能逆变器等领域。这些器件的测试也需要高精度的电流脉冲测试。

4、双极性脉冲恒流源广泛应用于各种半导体设备的测试中，包括但不限于功率半导体、激光二极管、光电耦合器等。这些设备在测试过程中需要精确控制电流，保证测试结果的准确性和可靠性‌。        

 

半导体电流脉冲测试解决方案  

1、‌MOSFET‌：‌MOSFET电流脉冲测试旨在评估‌MOSFET在动态条件下的性能，包括开关速度、电流处理能力以及稳定性等；

测试目的‌：评估MOSFET动态性能。

‌双极性电流源作用‌：提供稳定可调电流，模拟真实工况。

‌双脉冲测试流程‌：

‌第一阶段‌：首个脉冲使MOSFET导通，电流线性上升，由脉冲宽度决定电流大小。

‌第二阶段‌：MOSFET关断，观察关断过程及电压尖峰。

‌第三阶段‌：再次导通，观察开通过程及电流峰值，续流二极管进入反向恢复状态。

‌测试关注点‌：

‌导通过程‌：电流上升速度、峰值电流。

‌关断过程‌：电压尖峰、关断时间。

‌开关损耗‌：比较不同封装、驱动条件下的损耗差异

2、IGBT‌：双脉冲测试用于评估功率器件的动态参数，通过两个脉冲控制器件的开关过程，测试开关过程中的参数指标，如导通延迟时间、上升时间、关断延迟时间等‌。

测试目的‌：评估IGBT在开关过程中的动态性能，如开关时间、能量损耗等。

‌双极性电流源作用‌：提供稳定且可调的电流，模拟IGBT在实际应用中的工况，确保测试的准确性和可靠性。

‌测试流程‌： 初始脉冲使IGBT导通，电流线性上升。 IGBT关断，观察关断过程及电压尖峰。

第二个脉冲再次导通IGBT，观察开通过程及二极管反向恢复电流。

再次关断，关注电压尖峰及震荡情况。

2、双极性脉冲恒流源的应用

‌双极性电流源‌：在测试中，双极性电流源可以提供连续过零点切换正负方向的电流；

‌电流控制‌：通过控制双极性电流源的输出，可以精确地控制电流的方向和大小，满足不同测试需求；

精确控制‌：采用脉冲恒流源，确保电流脉冲的稳定性和准确性，提高测试结果的可靠性‌； 全面评估‌：结合示波器等测试设备，观测并记录IGBT在开关过程中的各项参数，如电压尖峰、电流震荡等，为全面评估IGBT性能提供依据； 电源选型：HY-BPC-P系列，开路电压Max±80V、电流范围0-±1000A可选、频率DC-50kHz可选；‌

 

HY-BPC-P系列优势  

 

1）高性能输出‌：提供±2.5V至±80V的可选开路电压；

2）大电流能力：0~±1000A的可选输出电流，满足多种测试需求；

3）‌宽频带能力‌：支持DC至50kHz(-3dB)的宽频带输出，适用于不同频率下的测试；

4）‌新型线性技术‌：采用新型线性技术，实现超低纹波、超低失真率和超低对外干扰，确保测试精度；

5）‌高速响应‌：电流响应时间≤100μs确保快速准确的测试结果；

 

实测现场  

 

实测波形  

双脉冲实测波形

正脉冲：200A电流300μs脉宽

 

 

航裕电源创始于2011年,国家级高新技术企业，位于长三角G60科创走廊策源地松江，十多年来致力于为客户提供精准、智能、便捷的测试电源解决方案。 我司坚持“专、精、特、新”的产品定位，并瞄准“进口替代”的市场需求的基础上，提出“差异化进口替代”和“精品制造”的发展战略，致力于中国测试电源技术的创新发展，推动祖国科创兴国事业蓬勃发展。 航裕电源系列产品涵盖功率半导体、汽车电子、航空航天、国防军工、低压电器、制氢、燃料电池、医疗、传感器、电容电感、智能电网、机载、舰载、兵器、船舶、雷达、通信、轨道交通、电力电子等测试及其他科研领域，完美实现进口替代，军工品质、服务优良，赢得用户的一致好评。