功率變換器是電能利用的重要裝置，其性能主要取決于其核心—功率半導體器件，常見類型有 MOSFET、IGBT 和二極管。傳統 Si 器件已逼近材料極限，成為進一步提升效率和功率密度的瓶頸。SiC 器件憑借更高開關速度、高結溫下同時承受高壓大電流等特性，可顯著提升轉換效率、功率密度并降低系統成本，特別適用于車載逆變器、電動汽車充電樁、光伏、UPS、儲能及工業電源等場景。當前國內外 SiC 產業鏈加速成熟，主流廠商已推出多款 SiC 產品，成本持續下降，應用正呈爆發式增長。

測試需求

功率半導體動態參數測試（雙脈沖測試）是功率半導體研發與應用中的核心評估工具，不僅提供關鍵動態參數，還通過模擬實際工況揭示器件的潛在風險與優化方向。以SiC和GaN為代表的第三代半導體的快速發展和應用給新能源汽車行業、電源行業等帶來顛覆性的變化，也給設計工程師帶來了非常大的測試挑戰。如何保證選用的高速功率器件能穩定可靠的運行在自己的產品中，需要了解功率器件的動態特性。針對上述挑戰，RIGOL提供了專業的功率半導體動態參數測試解決方案，助力工程師實現高效評估與優化器件性能。

RIGOL雙脈沖測試桌面系統

測試目的

測量關鍵動態參數。測量開關損耗、開關時間、反向恢復特性等動態參數，用于優化系統效率、評估器件響應速度、判斷其在換流過程中的安全裕量。

驗證驅動電路設計。評估柵極驅動電阻的合理性，優化驅動信號上升/下降斜率以減少開關震蕩。測試驅動芯片的保護功能是否有效。

對比器件性能。在不同的電壓、電流、溫度條件下測試，對比不同材料（Si IGBT和SiC MOSFET）或不同廠商器件的性能差異，支持選型決策。

分析寄生參數影響。

評估極端工況下的可靠性。

測試原理

如圖1所示，以SiC MOSFET為例。雙脈沖測試電路由母線電容CBus、被測開關管QL、陪測二極管VDH、驅動電路和負載電感L組成。測試中，向QL發送雙脈沖驅動信號，就可以獲得QL在指定電壓和電流下的開關特性。實際功率變換器的換流模式有MOS-二極管和MOS-MOS兩種形式，進行脈沖測試時需要選擇與實際變換器相同的形式和器件。對于MOS-MOS形式，只需要將二極管VDH換成SiC MOSFET QH，并在測試中一直施加關斷信號即可。在測試二極管反向恢復特性時，被測管為下管，負載電感并聯在其兩端，陪測管為上管，測試中進行開通關斷動作，如圖2所示。在整個測試中，QL進行了兩次開通和關斷，形成了兩個脈沖，測量并保留QL的VGS、VDS、IDS波形，就可以對其第一次關斷和第二次開通時動態特性進行分析和評估了。

測試平臺搭建

RIGOL功率半導體動態參數測試方案，支持單脈沖、雙脈沖及多脈沖測試，集成了示波器、信號發生器、低壓直流電源、高壓直流電源、電壓電流探頭和軟件。測試項目包括關斷參數、開通參數和反向恢復參數。具體有關斷延遲td(off))、下降時間tf、關斷時間toff、關斷能量損耗Eoff、開通延遲td(on)、上升時間tr、開通時間ton、開通能量損耗Eon、反向恢復時間trr、反向恢復電流Irr、反向恢復電荷Qrr、反向恢復能量Err、電壓變化率dv/dt和電流變化率di/dt等。

雙脈沖測試平臺結構

1、DG5000 Pro系列函數/任意波形發生器產生雙脈沖驅動信號；

2、PIA1000光隔離探頭準確測試開關管柵極電壓Vgs和陪測管柵極串擾信號，也可用于測量柵極電荷；

3、MHO5106高分辨率數字示波器捕獲電壓電流波形并計算。

下降時間測試Toff

關斷損耗Eoff

方案特點

1.提供高可靠性與可重復性的測試能力,覆蓋IGBT與MOSFET器件(包括SiC、GaN等第三代半導體)的關鍵動態特性評估;

2.支持全面的動態參數測量,包括開通/關斷特性、開關瞬態過程、反向恢復特性、柵極驅動及開關損耗等參數;

3.支持客戶定制化夾具,靈活適配多種器件封裝與測試場景;

4.搭配RIGOL高性能示波器及配套探頭,通過時間延遲補償功能與專用開關損耗算法,顯著提升測試可靠性;

5.配置光隔離探頭(最高可達180dB共模抑制比),可精準捕獲高速驅動信號的真實波形,確保信號完整性分析的可靠性。

功率半導體動態性能測試重點產品

重點產品：

RIGOL DHO/MHO5000系列

高分辨率數字示波器

應用優勢：同步捕獲開關管Vgs、Vds、Id，陪測管柵極串擾Vds、Id等多路信號，支持長時間波形記錄與高精度觸發

  產品特點：

6/8通道

1GHz帶寬

4GSa/s采樣率

500Mpts存儲深度

重點產品：

RIGOL PIA1000系列光隔離探頭

應用優勢：消除地環路干擾，精準測量浮地小信號（如上管Vgs，上管串擾，以及柵極電壓信號）

  產品特點：

最高1GHz帶寬

共模抑制比最高可達180dB

多個可選差模電壓范圍，最高可達±2500V

探頭響應快，上電即測，直流增益精度優于1%

重點產品：

RIGOL DG5000 Pro系列函數/任意波形發生器

應用優勢：獨特的UI設計，方便快捷的生成任意脈寬的多脈沖信號

  產品特點：

支持單通道任意脈寬的多脈沖輸出以及雙通道帶有死區時間控制的多脈沖輸出

500MHz最高輸出頻率

2/4/8通道

2.5GSa/s采樣率

16 bit垂直分辨率

一直以來，普源精電專注于電子設計、測試、生產、優化，提供為滿足客戶需求的廣泛解決方案及產品組合，并通過強化在硬件、算法及軟件方面的技術實力，緊密對接客戶需求和市場動態，持續探索提升產品應用的行業覆蓋性。