如何攻克第三代半導體器件的測試難題？
第三代半導體器件毫不誇張的講為電源行業帶來了革新，基於其高速，小體積，低功耗的特點，越來越廣泛應用在消費電子及電力電子行業。
傳統的Si基IGBT或者MOSFET管要麼分佈在高壓低速的區間，要麼分佈在低壓高速的區間，市面上傳統的探測技術可以覆蓋器件特性的測試需求。但是第三代半導體器件SiC 或GaN的技術卻大大擴展了分佈的區間，覆蓋以往沒有出現過的高壓高速區域，這就對器件的測試工具提出非常嚴苛的挑戰。
今年在國家發佈的新基建中，5G通訊電源、新能源逆變器和電動汽車驅動等領域，SiC和GaN器件將得到越來越廣泛的應用，這給工程師進行電源轉換器產品設計帶來更多的機遇，也帶來了全新的設計挑戰。本文將和大家探討當下的行業現狀以及如何攻克測試難題。
那麼為什麼工程師不真正來測試高壓側Vgs呢？
這是因為目前沒有合適的探頭和方法能測試準確高壓側驅動信號，它會受到帶寬限制，共模抑制比的限制，信號干擾等影響，所以只能用推測或者仿真等方式來預估，很大程度上增加了產品設計的不確定性，甚至存在很大安全隱患。
泰克作為測試儀器及方案的提供商，為了解決工程師的困擾，打造了全新的IsoVu光隔離探頭來完成相關的測試挑戰。
我們先看傳統差分探頭和IsoVu光隔離探頭測試相同高壓側Vgs信號效果對比。如下圖所示，灰色的波形是傳統差分探頭測試的效果，紅色的波形是泰克TIVP光隔離探頭測試的效果，能真實反饋高壓側Vgs的驅動波形，真實呈現工程師想了解的驅動波形，不用再依賴經驗或者猜測。
1GHz光隔離探頭
更小的尺寸提升了DUT連接的便攜性
行業領先的CMRR特性
完全光隔離技術
完整測試系統
比第一代探頭體積縮小80%
使用傳統差分探頭幾乎不可能在高速不接地系統上進行準確的測量。由於涉及更高的頻率和開關速度，使用SiC和GaN等寬禁帶技術的工程師面臨準確測量和表徵器件的巨大挑戰。通過將探頭與示波器的電流隔開，IsoVu探頭完全改變了功率研究人員和設計人員進行寬禁帶功率測量的方式。
“第一代產品面世時，IsoVu探頭對我們的客户來説代表着真正的突破，因為他們可以真正瞭解半橋設計高側的性能，消除重大的盲點。”泰克科技主流解決方案總經理Suchi Srinivasan説，“這次在第二代IsoVu中，將有更廣泛的客户能夠獲得這種尖端隔離測量技術，完成產品級研發、驗證和EMI故障排除等任務。”
“IsoVu技術對於支持客户在設計中採用我們的功率轉換技術至關重要。”Cree科鋭旗下企業Wolfspeed全球汽車現場應用工程師主管Cam Pham説，“由於電流隔離功能，IsoVu技術使我們及我們的客户能夠滿懷信心地準確地表徵高側事件。”
我們來看看第二代光隔離探頭和第一代IsoVu探頭對比，下圖顯示由於低壓側開關、高壓側門級和開關節點之間的寄生耦合，低壓側開關有振鈴現象。再次，將IsoVu第一代的結果(左邊)與第二代IsoVu的結果進行比較。右邊的截圖顯示了第二代IsoVu的性能如何比IsoVu第一代的性能有了很大的改善。IsoVu Gen 2提供更詳細，準確。
我們再來看看第二代光隔離探頭和第一代IsoVu探頭對比。下圖顯示由於低壓側開關、高壓側門級和開關節點之間的寄生耦合，低壓側開關有振鈴現象。將IsoVu第一代的結果(左邊)與第二代IsoVu的結果進行比較，右邊的截圖顯示了第二代更加詳細、準確，比第一代的性能有了很大改善。
IsoVu第二代探頭的特點
與第一代產品一樣，最新IsoVu第二代探頭採用已獲專利的光電技術來捕獲信號併為探頭供電，且不需要電氣連接示波器。與傳統高壓差分探頭相比，IsoVu探頭以獨一無二的方式同時提供了高帶寬、寬動態範圍，並在探頭整個帶寬上實現了同類最優秀的共模抑制比(CMRR)。非隔離探頭的CMRR額定值會隨着頻率提高迅速下降，所以不可能進行更高頻率的測量。使用光纜還可以支持長電纜，大大提高探頭抗EMI能力。
在第一代IsoVu系列基礎上，IsoVu第二代探頭進行了大量的升級和增強，包括：
更小的尺寸——TIVP系列探頭的體積大約是第一代探頭的五分之一，可以更簡便地接入以前不可能接入的難達測量點。此外，原來單獨的控制器盒已經精簡，現在自含在探頭的補償盒內部。
更高的靈敏度——新探頭更加靈敏，在+/- 50V測量時噪聲更低，在寬帶隙測量中具有更高的可見度和電壓靈敏度。
更高的精度——新探頭在許多方面增強了準確度，包括改善了DC準確度，在全部輸入範圍上加強了增益準確度，改善了温度漂移校正功能。這些增強功能可以更加深入地表徵寬帶隙設計特點，提高了能效。
更少的針尖更換——傳感器頭上的動態範圍更廣，與IsoVu Gen 1相比，相同的電壓範圍所需的針尖更少。這縮短了執行器件測試所需的時間，消除了更換探頭時可能發生的錯誤，也降低了客户的成本。
文稿來源：半導體行業觀察
圖片來源：拍信網