高速GaN E-HEMT的測量技巧總結

一、概述

• ?重要性?：GaN E-HEMT（氮化鎵增強型高電子遷移率晶體管）具有極高的開關速度，因此準確的測量技術對評估其性能至關重要。
• ?內容概覽?：本文檔詳細介紹了如何準確測量高速GaN E-HEMT的性能，包括電流和電壓的測量技術、雙脈沖開關測試、開關能量測量等。

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*附件：高速GaN E-HEMT的測量技巧.pdf

二、測量技術

1. 短環路的重要性

• ?原因?：長地線會引入不必要的電感，導致信號上升和下降沿出現過沖和振鈴。對于具有極快上升/下降時間的GaN E-HEMT，地環路的長度尤為重要。
• ?建議?：使用具有短地夾的示波器探頭，確保測試環路盡可能短。

2. 低側電壓測量

• ?工具?：推薦使用高帶寬無源探頭（建議300 MHz或更高），確保地線短接，使用兩個鍍通孔（PTH）作為測試點。

3. 高側浮動電壓測量

• ?工具?：使用高壓差分探頭，關注帶寬、共模抑制比（CMRR）和輸入阻抗等規格。
• ?注意?：不建議使用隔離變壓器來浮動示波器地，因為對于高dV/dt信號，線頻隔離變壓器并非完全隔離。

4. 高速GaN E-HEMT的電流感應

• ?方法?：使用電流分流電阻、電流變壓器或Rogowski線圈電流探頭。每種方法各有優缺點，需根據具體應用選擇。

三、雙脈沖開關測試

• ?目的?：用于表征硬開關的開通和關斷。
• ?設置?：包括被測設備（DUT）的開通和關斷，以及電感電流的續流過程。
• ?示例?：提供了400V/30A硬開關開通和關斷的測試結果，展示了GaN E-HEMT的清潔開關邊緣和快速開關速度。

四、開關能量Eon/Eoff測量

• ?技術?：詳細介紹了Vgs、Vds、Ids的探測技術，以提高測量準確性。
• ?損失分布?：包括外部測量損失（如Eqoss和Eoss）和器件內部損失。
• ?示例?：提供了400V/30A條件下的Eon/Eoff測試結果，強調了通道去偏斜對于準確測量的重要性。

五、總結與結論

• ?要點?：準確表征GaN E-HEMT的超快開關速度需要注意測試方法。本文檔提供了適當的測量設備和技術的概述，并展示了兩個常見的晶體管表征測試及其結果。
• ?意義?：為電力電子設計師提供了準確表征GaN E-HEMT并設計優化性能電力系統的指導。

六、附錄：帶寬要求

• ?帶寬影響?：測量帶寬由示波器和探頭的性能決定。有限帶寬會導致延遲，影響測量結果。
• ?建議?：對于GaN E-HEMT的超快開關轉換和低寄生電容，需要使用高帶寬設備進行測量。

通過遵循這些測量技巧，電力電子設計師可以準確評估高速GaN E-HEMT的性能，并設計出性能更優的電力系統。