為實現(xiàn)我國的‘碳達峰,、碳中和’目標，電氣化替代成為關(guān)鍵策略,。

通過功率半導(dǎo)體,，我們構(gòu)建了高效、可控的能源網(wǎng)絡(luò),，降低能耗和碳排放,。功率半導(dǎo)體在計算機、交通,、消費電子和汽車電子等行業(yè)的應(yīng)用也逐漸廣泛,。

隨著新能源的快速增長，新能源汽車,、風(fēng)電和光伏等領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體的需求將大幅增加,。

半導(dǎo)體材料已經(jīng)歷經(jīng)三個發(fā)展階段：

由此可見，第三代半導(dǎo)體在高壓,、高頻、高速和低阻方面展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢,，其擊穿電壓在某些應(yīng)用中甚至能夠達到1200-1700V,。這些特點為其帶來了一系列新的特性：

A：極低的內(nèi)部電阻，與同類型硅器件相比,，效率提高了70%,；

B：低電阻有助于改善熱性能，提高最高工作溫度,，優(yōu)化散熱,，從而實現(xiàn)更高的功率密度；

C：散熱的優(yōu)化還使得封裝更簡潔,，尺寸和重量大大減少,；

D：其極短的關(guān)斷時間使得器件能在高開關(guān)頻率下工作，且工作溫度更低,。

這些特性在功率器件,，尤其是MOSFET和IGBT上的應(yīng)用最為廣泛。

其中,，功率器件以MOSFET,、IGBT為代表，兩者均為電壓控制電流型功率開關(guān)器件,，MOSFET優(yōu)點是驅(qū)動電路簡單,、開關(guān)速度快、工作頻率高,，IGBT是由BJT和MOSFET組合成的復(fù)合器件,，兼具兩者的優(yōu)點：速度快,、能耗低、體積小,、而且大功率,、大電流、高電壓,。

 MOSFET以柵極（G）極電壓控制MOSFET開關(guān),，當VGS電壓大于閾值電壓VGS(th) 時，MOSFET導(dǎo)通,。

 IGBT同樣以柵極（G）極電壓控制IGBT開關(guān),，當VGE電壓大于閾值電壓VGE(th) 時，IGBT導(dǎo)通,。

 因此,，在第三代半導(dǎo)體高速發(fā)展的同時，測量技術(shù)也面臨全面升級,，特別是高電壓,、大電流、高頻率測試,，以及電容特性（CV）特性,。

 本方案用于解決MOSFET、IGBT單管器件,、多個器件,、模組器件的CV特性綜合解決。

在了解本方案之前,，需先了解寄生電容,、CV特性、柵極電阻Rg測試技術(shù),。

一,、功率器件的米勒效應(yīng)、CV特性

1,、MOS管的寄生電容

以中國臺灣育碧VBZM7N60為例MOS管具有三個內(nèi)在的寄生電容：Cgs,、Cgd、Cds以及柵極電阻Rg,。

三個等效電容是構(gòu)成串并聯(lián)組合的關(guān)系,，它們并不是獨立的，而是相互影響,，其中一個關(guān)鍵電容就是米勒電容Cgd,。這個電容不是恒定的，它隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化,，同時會影響柵極和源極電容的充電,。

規(guī)格書上對上述三個電容的CV特性描述為：在給定的工作條件下,，這三個電容的電容值會隨著VDS電壓的增加而呈現(xiàn)下降的趨勢。

2,、MOS管的米勒效應(yīng)

理想的MOS管驅(qū)動波形應(yīng)是方波,，當Cgs達到門檻電壓之后， MOS管就會進入飽和導(dǎo)通狀態(tài),。實際上在MOS管的柵極驅(qū)動過程中,，由于米勒效應(yīng)，會存在一個米勒平臺,。米勒平臺實際上就是MOS管處于“放大區(qū)”的典型標志,，所以導(dǎo)致開通損耗很大。

3,、寄生電容,、CV特性、柵極電阻Rg測試技術(shù)

由前述知識可見,，功率器件的寄生電容的測試,，需要滿足下列幾點：

 ①由于寄生電容基本在pF級別至nF級別，測試頻率至少需要100kHz-1MHz,，這些可由參數(shù)表找到,；

 ②測試寄生電容時，用于測試的LCR或者阻抗分析儀至少需要2路直流電源,，其中VDS需要電壓很高，由幾十V至幾百V,，第三代半導(dǎo)體功率器件甚至需要幾千V,；

 ③參數(shù)表中CV特性曲線，需要可變的VDS,，因此DS電壓源需要可調(diào)電源,。

 具體幾個寄生電容極柵極電阻測試原理如下：

二、半導(dǎo)體功率器件CV特性測試痛點

現(xiàn)今,，市場上功率器件CV特性測試儀器,，普遍存在下列痛點：

1. 進口設(shè)備

進口設(shè)備功能全、一體化集成度高,、測試準確,，但是有如下缺點：

a) 價格昂貴，動則幾十萬甚至上百萬的價格,，一般企業(yè)很難承受,。

b) 操作繁瑣，集成了太多功能加上大多英文化的操作界面,，對于用戶操作并不友好,。

c) 測試效率低,，一臺設(shè)備可能完成動態(tài)特性、靜態(tài)特性的全部測試,，但是接線復(fù)雜,、操作難度大，測試結(jié)果用時較長,， 測試效率無法保障,。

1. 國產(chǎn)設(shè)備

在進口設(shè)備無法滿足用戶測試需求的情況下，國產(chǎn)設(shè)備應(yīng)運而生,，以相對功能單一,、操作方便、價格低廉快速占領(lǐng)了一部分市場,，但是,，這些設(shè)備同樣也有如下缺點：

a） 體積龐大，大多數(shù)國產(chǎn)設(shè)備,，由于沒有專業(yè)的電容測試經(jīng)驗,，通常是用幾臺電源、一臺LCR,、工控機或者PLC,、機箱、 測試工裝等組合而成,，因此體積過大,，無法適用于自動化產(chǎn)線快速生產(chǎn)。

b） 漏源電壓VDS過低,，大多最高只能達到1200V左右,，已無法滿足第三代半導(dǎo)體功率器件測試需求。

c） 測量精度低,，由于缺乏專業(yè)電容測量經(jīng)驗,，加上過多的轉(zhuǎn)接，導(dǎo)致電容特別是pF級別的小電容無法達到合適的測量精度,。

d） 測試效率低,，同樣由于組合儀器過多，加上需用工控機或PLC控制過多儀器,，導(dǎo)致測試單個器件時間過長,。

e） 擴展性差，由于設(shè)備過多,，各種儀器不同的編程協(xié)議,，很難開放第三方接入以集成至客戶產(chǎn)線自動化測試整體方案中。

三,、同惠半導(dǎo)體功率器件CV特性解決方案

針對當前測試痛點,，同惠電子作為國產(chǎn)器件測量儀器頭部企業(yè),，責(zé)無旁貸的擔(dān)負起進口儀器國產(chǎn)化替代的責(zé)任，本著為客戶所想,、為客戶分憂的精神,，契合市場熱點及需求，及時推出了針對半導(dǎo)體功率器件CV特性的一體化,、系列化解決方案,。 

單管或者多個MOSFET、IGBT測試解決方案 

單管器件或者多個單管器件測試相對簡單,，同惠提供了TH510系列半導(dǎo)體C-V特性分析儀即可滿足基本測試要求,。TH510系列半導(dǎo)體半導(dǎo)體C-V特性分析儀基本情況如下：

四、多芯器件或模組MOSFET,、IGBT測試方案

多芯器件,、模組器件由于內(nèi)部集成多個MOSFET、IGBT芯片,，而且內(nèi)部電路比較復(fù)雜,，因此，測試相對復(fù)雜,。

由上圖可見,，部分多芯器件、模組器件由于腳位眾多,、核心多,、有貼片封裝、異形封裝等,，如果用單機去測試,，接線都很困難，而要完成整顆器件測試更是難上加難,。因此，同惠為此開發(fā)了針對模組式器件的測試系統(tǒng)：

整套系統(tǒng)基于TH510系列半導(dǎo)體CV特性分析儀,，加上定制工裝,、上位機軟件等組成了一套完整的測試、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),。