3세대 반도체 실리콘카바이드(SiC)와 질화갈륨(GaN)은 최근 떠오르는 전력반도체로 기존 실리콘(Si) 기반 전력반도체에 비해 질화갈륨과 탄소실리콘이 더 크다. 이 두 재료를 기반으로 제작된 전력 반도체는 밴드갭 및 임계 전계 강도가 높아 스위칭 전원 공급 장치 분야에 사용할 때 높은 내전압, 낮은 온 저항 및 작은 기생 매개변수와 같은 우수한 특성을 가지게 되는 장점이 있습니다. 저손실, 높은 동작 주파수 및 높은 신뢰성을 제공하며 스위칭 전원 공급 장치의 효율성, 전력 밀도 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
그림 1: 탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN)의 스위칭 시간
탄화규소(SiC)와 질화갈륨(GaN) 모두 나노초(ns) 단위의 스위칭 시간을 가집니다. ) 수준의 이러한 중요한 이점은 스위칭 전원 공급 장치의 손실을 줄이는 것이지만 스위칭 시간이 짧을수록 고차 고조파 성분이 크게 증가한다는 것을 의미합니다. 브리지 회로 응용에서는 고주파수에 고전압이 중첩되고 상부 브리지 암이 발생합니다. 부유식 지상 테스트는 엔지니어에게 큰 과제를 안겨줍니다.
그림 2: 실리콘 카바이드(SiC)와 기존 실리콘 기반 IGBT의 주파수 분포
그림 2에서 볼 수 있듯이 기존 실리콘 기반 IGBT에 비해 실리콘 카바이드는 더 높은 주파수 분포를 갖습니다. 주파수 분포 및 고주파 에너지.
그림 3: 상부 암 Vgs 전압은 ***모드 간섭 전압 Vcm에 중첩됩니다.
그림 3에 표시된 하프 브리지 회로에서 Vgs 전압은 Vcm, Vcm 즉, 하부 튜브의 Vds는 하부 튜브 QL이 켜지고 꺼짐에 따라 Vcm이 0V와 1000V 사이에서 점프합니다. 일반적으로 Vgs는 Vcm보다 훨씬 작은 20V 이내입니다. , Vgs 신호 특성이 염려되는데, 이때 Vcm은 ***모드 간섭이 됩니다. 그러나 예상과 달리 ***입니다. 모드 간섭은 전원 회로에서 그림자처럼 떨쳐질 수 없습니다. 전원 공급 장치 설계 단계이든 테스트 분석 단계이든 최대한 억제하는 방법만 찾을 수 있습니다. 즉, 차동 모드 신호를 강화하고 억제합니다. *** 모드 신호. ***모드 신호를 억제하는 능력에 대한 특별한 표시기, 즉 ***모드 거부율(CMRR)이 있습니다.
일반적인 고전압 차동 프로브는 100KHz에서 CMRR>60dB, 1MHz에서 CMRR>50dB를 갖지만 주파수가 100MHz에 도달하면 일반적으로 약 20dB만 달성할 수 있습니다. 그림 2의 스펙트럼에서 볼 수 있듯이 탄화규소는 여전히 100MHz에서 엄청난 에너지를 갖고 있습니다. 이를 통해 기존 고전압 차동 프로브가 이 테스트 작업에 적합하지 않은 이유와 프로브가 제공하는 파형의 정확도가 떨어지는 이유를 잘 이해할 수 있습니다. 테스트에 영향을 받는 경우가 많습니다.
그림 4: 실리콘 카바이드가 켜진 순간의 Vgs 신호 파형
그림 4에서 노란색은 실리콘 카바이드가 켜진 순간의 고전압 차동 프로브의 테스트 파형입니다. 켜져 있습니다. 신호에 심각한 진동이 있음을 알 수 있습니다. 빨간색 원의 신호 전압은 실리콘 카바이드의 Vgs 한계 값을 초과하여 장치에 손상을 줄 수 있습니다. 그러나 이는 분명히 비논리적입니다.
그림 5: 실리콘 카바이드 턴오프 기간 동안의 Vgs 신호 파형
그림 5에서 볼 수 있듯이 노란색은 실리콘 카바이드 턴오프 기간 동안 고전압 차동 프로브의 신호 파형입니다. off 기간이고 빨간색 원은 탄화규소가 견딜 수 있는 음전압(일반적으로 -10V 이내)을 훨씬 초과했지만 장치가 손상되지 않았으며 이는 분명히 비논리적입니다.
실제 Vgs 신호는 어떤 모습인가요? 장치 성능이 설계 기대치를 충족합니까? 스위칭 전원 공급 장치 회로에 탄화규소 또는 질화갈륨 장치 매개변수에 대한 안전 중복이 있습니까? 스위칭 손실 계산 결과가 현실적입니까? 엔지니어들의 일련의 질문은 모두 같은 요점, 즉 3세대 반도체의 테스트 문제를 지적합니다.
SigOFIT? 독점 기술을 기반으로 한 Micsig의 광학 절연 프로브는 이 문제를 해결합니다.
그림 6: SigOFIT의 독점 기술을 기반으로 한 Micsig의 조명
그림 4와 5에서 파란색 파형은 Micsig의 광학 절연 프로브로 측정한 결과입니다. 타겟 보드 외부는 매우 매끄럽고 회로 매개변수는 완벽하게 설계되었으며 탄화규소 장치는 안전한 매개변수 내에서 작동합니다. 광학 절연 프로브는 매우 높은 *** 모드 억제 기능 덕분에 실제 파형 형태를 관찰할 수 있습니다. Micsig 광학 절연 프로브는 200MHz에서 여전히 80dB *** 모드 억제 비율을 갖습니다.
탄화규소 외에도 광학 절연 프로브는 질화갈륨 테스트 환경에서 비교할 수 없는 이점을 제공합니다. 질화갈륨은 탄화규소보다 스위칭 시간이 짧으며 광학 절연 프로브의 특징인 테스트 프로브의 더 높은 모드 억제 기능이 필요합니다. 차동 프로브의 리드선은 일반적으로 수십 센티미터 이상이므로 기생 용량과 안테나 효과가 크기 때문에 차동 프로브를 사용하여 질화갈륨 제어 전극에 닿으면 격렬한 진동으로 인해 질화갈륨 장치가 작동하지 않게 됩니다. (일반적으로 튜브 폭발이라고 함) 질화갈륨 회로를 설계하는 많은 엔지니어들은 튜브가 하루에 여러 번 만지자마자 폭발하여 사람을 만드는 일이 흔하다고 불평합니다. 불안한. Micsig 광학 절연 프로브는 MCX 연결을 사용하며 리드가 매우 짧고 안테나 효과가 거의 없으며 기생 용량이 몇 pF 이내이므로 질화갈륨을 테스트하는 데 매우 안전합니다.
Micsig 광학 절연 프로브는 독점적인 SigOFIT® 신호 광섬유 절연 기술을 채택하여 고전압 테스트 조건에서 개인 안전 및 백엔드 장비 안전 문제를 효과적으로 해결합니다. 광학 절연 프로브의 최대 모드 전압은 60KVpk 이상에 도달할 수 있습니다(완전히 테스트 환경의 절연에 따라 결정됨). 광섬유 길이는 10미터를 초과하며 신호에 영향을 미치지 않습니다. 이는 사용자가 필요한 길이를 사용자 정의할 수 있습니다. 보유하지 않은 특성을 가진 다른 모든 케이블 전송 신호의 경우.