双脉冲测试原理
IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是电力控制和电力转换的核心器件，是由BJT（双极型晶体管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有高输入阻抗，低导通压降，高速开关特性和低导通状态损耗等特点，非常适合高电压和高电流的光伏逆变器、储能装置和新能源汽车等电力电子应用。
IGBT主要参数
IGBT器件参数可以分为两大类，分别是静态参数和动态参数。
什么是静态参数？静态参数有哪些？
静态参数主要是指本身固有的，与其工作条件无关的相关参数，相关参数主要有：门极开启电压、门极击穿电压，集电极发射极间耐压、集电极发射极间漏电流，寄生电容：输入电容、转移电容、输出电容，以及以上参数的相关特性曲线的测试。
什么是动态参数？动态参数有哪些？
动态参数是指开关过程中的相关参数，这些参数会随着开关条件如电压，工作电流，驱动电压，驱动电阻等的改变而变化，相关参数有栅极电荷，导通延迟时间、上升时间、关断延迟时间、下降时间、开通损耗、关断损耗、反向恢复电流、反向恢复时间以及反向恢复能量等。
什么是双脉冲测试？
为了评估功率器件的动态参数，通常采取的测量方法是双脉冲测试。那什么是双脉冲测试呢？顾名思义，是通过两个脉冲，去控制器件的开关开关，然后测试在开关过程中的一些参数指标。
双脉冲测试原理
如下图1，是一个双脉冲测试原理图。
图1
将双脉冲电压加在在DUT的VGS上。当第一个脉冲施加之后，DUT处于导通状态，而上面的管子一直处于关闭状态，那么电流就顺着红色箭头的方向，通过电感从上往下流过DUT，由于电感的电流不能瞬变，所以导通电流有一个从零开始逐渐增加到最大的过程。
电流上升的斜率可以用U/L得到。如母线电压是1000V，电感是100uH，那么电流从零上升到100A的时间就是10us。
图2
当电流达到最大（如100A），那就可以把DUT关闭了，那DUT管子会直接断开。这时可以测试管子关断过程中的一些参数，比如关断时间、关断损耗、关断时的VDS震荡等。
那么在关断期间，由于电感的电流不能瞬变，所以这个电流会继续顺着箭头的方向进行续流，所以上面这个管子又叫续流管。那这个过程中由于时间非常短，我们可以认为电感上的电流是不变的。
图3
以上就是双脉冲测试的原理。
下图4展示了双脉冲测试期间，DUT上的VDS、VGS和IS的测量结果。
图4
那动态参数除了包含开启、关断过程中的时间、损耗等参数之外，还包括反向恢复参数。
那测试反向恢复参数的时候，原理图还是一样的，只是需要把电感并联在DUT的两端，然后把双脉冲信号加在上管上，因此DUT一直处于断开状态。
上管打开之后，电流会经过电感从上往下流动；当电流达到最大，关闭上管，那由于电感的电流不能瞬变，所以电感上的电流会流过DUT，方向是从下往上。
然后再打开上管。这时候，DUT两端有 一个正向的电压，但是同时有反向的电流在流动，所以这个过程正好就是反向恢复的过程，可以测试方向恢复的相关参数。
图5
宽禁带半导体器件与传统的硅半导体器件的比较
宽禁带半导体是对硅材料的有益补充。以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带（第三代）半导体凭借优异的物理特性，天然适合制作高压、高频、高功率的半导体器件。
第三代半导体是指使用新的材料和器件结构制造的半导体器件，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等。相较于传统的硅同类材料，WBG宽禁带半导体使得器件能够在更高的温度、电压和频率下工作，因此这些材料制成的电力电子模块比使用传统半导体材料制成的模块更加稳定和节能。
鉴于第三代半导体因其优异的性能，在半导体照明、新一代移动通信、新能源并网、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域拥有广泛的应用前景。第三代半导体材料具有高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及抗强辐射能力等优异性能，是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”，正在成为全球半导体产业新的战略高地。
宽禁带半导体（WBG）作为一项革命性的材料，能够提供更高的速度、更高的电压和更高的热操作能力，从而提高效率，减少尺寸和成本。然而，这也带来了新的挑战，半导体制造商和工程师在表征宽禁带半导体遇到了一些困难。对于传统硅基的大功率半导体应用，通过测试静态参数是可以评估芯片和器件性能，因为它们的开关速率较慢。然而，对于宽禁带半导体，测试静态和动态参数都是重要的。宽禁带半导体的更高开关速率会在开关瞬态过程中会造成损失。
JEDEC是全球领先的微电子行业标准化组织，它将WBG宽禁带半导体的动态测试定义为GaN JC-70.1和SiC JC-70.2。随着JEDEC标准的发展，测试WBG半导体已经成为一项复杂的任务，更多的测试涌现出来。 第三代半导体需要对应不同的测试需求，不仅要测量击穿电压、工作电流、导通电阻、IV、CV曲线等静态参数，还需要对开关时间、损耗能量、动态导通电阻等参数进行完全表征。因此，WBG器件制造商和测试机构需要一种全面的解决方案，可以重复、可靠、安全地测试动态参数。
来源：是德科技
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