脈沖測試一定要做探頭的延時校準

雙脈沖試驗的主要目的是獲得功率半導(dǎo)體的開關(guān)特性，可以說是伴隨著從R&D到應(yīng)用功率器件的整個生命周期?；陔p脈沖試驗獲得的設(shè)備開關(guān)波形可以做很多事情，包括:通過分析驗證開關(guān)過程的設(shè)計方案，提出改進方向，提取開關(guān)特性參數(shù)，制作設(shè)備規(guī)格，計算開關(guān)損耗和反向恢復(fù)損耗，為電源熱設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，對比不同廠家設(shè)備開關(guān)特性等。

測量延遲的影響

在測量過程中，被測信號會經(jīng)歷兩次延遲，不同信號經(jīng)歷的延遲差異會對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。延遲是示波器模擬前端的延遲。簡單地說，不同通道之間的延遲差異在ps級別，ns級別的ns級別。、us級功率設(shè)備的開關(guān)過程可以忽略不計。另一個是探頭的延遲。不同探頭的直接延遲差異在ns級。此時對開關(guān)速度快的設(shè)備影響明顯，尤其是近年來逐漸推廣使用的SiC和GaN設(shè)備。

以SiCMOSFET開關(guān)過程測量為例，說明了測量延遲的影響。

下圖中，藍色波形為延遲校準前未獲得探頭的波形(校準前的波形)，紅色波形為延遲校準后獲得的波形(校準后的波形)。

根據(jù)理論，在開通過程中，當IDS開始上升時，會在電路寄生電感上產(chǎn)生壓力，從而降低VDS，IDS的上升和VDS的下降應(yīng)該在同一時間開始。在校準前的波形中，當IDS開始上升時，VDS保持不變，只有在5.5ns延遲后才開始下降。這種情況明顯不符合理論，可以推斷IDS信號在這個時候提前了VDS信號。校準后，這個問題得到了解決

根據(jù)理論，在關(guān)閉過程中，VDS的峰值應(yīng)接近IDS過零。在校準前波形中，VDS只有在IDS過零5.5ns后才能達到最高值。校準后，這個問題也得到了解決。

同時，我們還整理了開關(guān)特性參數(shù)，包括：開啟延遲td(on)、開啟時間tr、打開能量Eon、關(guān)斷延遲td(off)、關(guān)閉時間tf、關(guān)閉能量Eoff。您可以看到開啟延遲td(on)和關(guān)斷延遲td(off)校準前后有2ns左右差異，開啟時間tr和關(guān)閉時間tf校準前后幾乎不變，打開能量Eon校準前395.31uJ比校準后147.53uJ大了1.67倍，關(guān)斷能量Eoff校準前20.28uJ比校準后70.54uJ小了71.3%。

可以看出，延遲對設(shè)備開關(guān)特性的分析和參數(shù)計算有非常明顯的影響。在測量之前，我們可以通過以下四種方法進行延遲校準。

方法一 : 同時測量示波器自帶方波信號

校準不同電壓探頭之間的延時差別非常簡單， 只需要同時測量同一電壓信號，然后再根據(jù)測量結(jié)果進行校準即可。

我們可以利用示波器自帶的方波信號，一般在示波器側(cè)面板或前面板。可以看到，兩個探頭雖然都在測量示波器自帶方波，但在示波器屏幕上顯示的波形出現(xiàn)的延時，1 通道測量通路超前 2 通道測量通路 5.6ns。那么我們就可以在示波 器的通道設(shè)置菜單中設(shè)置 1 通道延時為 -5.6ns， 或設(shè)置 2 通道延時為 +5.6ns 完成校準。

方法二 : 示波器自帶功能校正

對于固定型號的電壓或者電流探頭，其延時是基本固定的，只要知道探頭型號就能夠直接進行延時校準?，F(xiàn)在示波器的功能越來越強大，通過探頭的接口可以識別出探頭的型號，這樣示波器就可以直接自動設(shè)備延時校準值。

方法三 : 延時校準夾具

仿照方法一中同時測量同一信號來校準不同電壓探頭延時差別的思路，測量同時變化的電壓和電流信號，就能夠校準電壓探頭和電流探頭之間的延時差別。很多示波器廠商基于此思路已經(jīng)推出了電壓、電流探頭延時校準夾具，方便工程師直接使用，而不用再自己做校準源。例如泰克的相差校正脈沖發(fā)生器信號源 TEK-DPG 和功率測量偏移校正夾具 067-1686-03。

方法四 : 利用器件開關(guān)特征

如果受限于手頭設(shè)備，我們還可以通過上邊提到的器件開關(guān)過程的特征來進行校準。按照理論，在開通過程中 IDS 的上升與 VDS 的下降應(yīng) 該幾乎在同一時刻開始的。那么我們可以進行不同測試條件下的雙脈沖測試，讀出每次開通過程中 IDS 與 VDS 之間的延時，然后去平均值后進行校準即可。

以上就是關(guān)于脈沖測試一定要做探頭的延時校準，如您使用中還有其他問題，歡迎登錄西安普科電子科技。

審核編輯：湯梓紅