RIGOL功率半导体动态性能测试解决方案
功率变换器是电能利用的重要装置，其性能主要取决于其核心—功率半导体器件，常见类型有 MOSFET、IGBT 和二极管。传统 Si 器件已逼近材料极限，成为进一步提升效率和功率密度的瓶颈。SiC 器件凭借更高开关速度、高结温下同时承受高压大电流等特性，可显著提升转换效率、功率密度并降低系统成本，特别适用于车载逆变器、电动汽车充电桩、光伏、UPS、储能及工业电源等场景。当前国内外 SiC 产业链加速成熟，主流厂商已推出多款 SiC 产品，成本持续下降，应用正呈爆发式增长。
测试需求
功率半导体动态参数测试（双脉冲测试）是功率半导体研发与应用中的核心评估工具，不仅提供关键动态参数，还通过模拟实际工况揭示器件的潜在风险与优化方向。以SiC和GaN为代表的第三代半导体的快速发展和应用给新能源汽车行业、电源行业等带来颠覆性的变化，也给设计工程师带来了非常大的测试挑战。如何保证选用的高速功率器件能稳定可靠的运行在自己的产品中，需要了解功率器件的动态特性。针对上述挑战，RIGOL提供了专业的功率半导体动态参数测试解决方案，助力工程师实现高效评估与优化器件性能。
RIGOL双脉冲测试桌面系统
测试目的
测量关键动态参数。测量开关损耗、开关时间、反向恢复特性等动态参数，用于优化系统效率、评估器件响应速度、判断其在换流过程中的安全裕量。
验证驱动电路设计。评估栅极驱动电阻的合理性，优化驱动信号上升/下降斜率以减少开关震荡。测试驱动芯片的保护功能是否有效。
对比器件性能。在不同的电压、电流、温度条件下测试，对比不同材料（Si IGBT和SiC MOSFET）或不同厂商器件的性能差异，支持选型决策。
分析寄生参数影响。
评估极端工况下的可靠性。
测试原理
如图1所示，以SiC MOSFET为例。双脉冲测试电路由母线电容CBus、被测开关管QL、陪测二极管VDH、驱动电路和负载电感L组成。测试中，向QL发送双脉冲驱动信号，就可以获得QL在指定电压和电流下的开关特性。实际功率变换器的换流模式有MOS-二极管和MOS-MOS两种形式，进行脉冲测试时需要选择与实际变换器相同的形式和器件。对于MOS-MOS形式，只需要将二极管VDH换成SiC MOSFET QH，并在测试中一直施加关断信号即可。在测试二极管反向恢复特性时，被测管为下管，负载电感并联在其两端，陪测管为上管，测试中进行开通关断动作，如图2所示。在整个测试中，QL进行了两次开通和关断，形成了两个脉冲，测量并保留QL的VGS、VDS、IDS波形，就可以对其第一次关断和第二次开通时动态特性进行分析和评估了。
测试平台搭建
RIGOL功率半导体动态参数测试方案，支持单脉冲、双脉冲及多脉冲测试，集成了示波器、信号发生器、低压直流电源、高压直流电源、电压电流探头和软件。测试项目包括关断参数、开通参数和反向恢复参数。具体有关断延迟td(off))、下降时间tf、关断时间toff、关断能量损耗Eoff、开通延迟td(on)、上升时间tr、开通时间ton、开通能量损耗Eon、反向恢复时间trr、反向恢复电流Irr、反向恢复电荷Qrr、反向恢复能量Err、电压变化率dv/dt和电流变化率di/dt等。
双脉冲测试平台结构
1、DG5000 Pro系列函数/任意波形发生器产生双脉冲驱动信号；
2、PIA1000光隔离探头准确测试开关管栅极电压Vgs和陪测管栅极串扰信号，也可用于测量栅极电荷；
3、MHO5106高分辨率数字示波器捕获电压电流波形并计算。
下降时间测试Toff
关断损耗Eoff
方案特点
1.提供高可靠性与可重复性的测试能力,覆盖IGBT与MOSFET器件(包括SiC、GaN等第三代半导体)的关键动态特性评估;
2.支持全面的动态参数测量,包括开通/关断特性、开关瞬态过程、反向恢复特性、栅极驱动及开关损耗等参数;
3.支持客户定制化夹具,灵活适配多种器件封装与测试场景;
4.搭配RIGOL高性能示波器及配套探头,通过时间延迟补偿功能与专用开关损耗算法,显著提升测试可靠性;
5.配置光隔离探头(最高可达180dB共模抑制比),可精准捕获高速驱动信号的真实波形,确保信号完整性分析的可靠性。
功率半导体动态性能测试重点产品
重点产品：
RIGOL DHO/MHO5000系列
高分辨率数字示波器
应用优势：同步捕获开关管Vgs、Vds、Id，陪测管栅极串扰Vds、Id等多路信号，支持长时间波形记录与高精度触发
产品特点：
6/8通道
1GHz带宽
4GSa/s采样率
500Mpts存储深度
重点产品：
RIGOL PIA1000系列光隔离探头
应用优势：消除地环路干扰，精准测量浮地小信号（如上管Vgs，上管串扰，以及栅极电压信号）
产品特点：
最高1GHz带宽
共模抑制比最高可达180dB
多个可选差模电压范围，最高可达±2500V
探头响应快，上电即测，直流增益精度优于1%
重点产品：
RIGOL DG5000 Pro系列函数/任意波形发生器
应用优势：独特的UI设计，方便快捷的生成任意脉宽的多脉冲信号
产品特点：
支持单通道任意脉宽的多脉冲输出以及双通道带有死区时间控制的多脉冲输出
500MHz最高输出频率
2/4/8通道
2.5GSa/s采样率
16 bit垂直分辨率
一直以来，普源精电专注于电子设计、测试、生产、优化，提供为满足客户需求的广泛解决方案及产品组合，并通过强化在硬件、算法及软件方面的技术实力，紧密对接客户需求和市场动态，持续探索提升产品应用的行业覆盖性。
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