導通時間和截止時間檢測技術與關鍵檢測項目

1. 定義與重要性

• 導通時間：器件從截止狀態轉為完全導通所需的時間，包括延遲時間（??td?）和上升時間（??tr?）。
• 截止時間：器件從導通狀態轉為完全截止所需的時間，包括存儲時間（??ts?）和下降時間（??tf?）。

2. 核心檢測項目

2.1 基本參數檢測

1. 導通時間（???ton?）
   • 延遲時間（??td?）：輸入信號達到閾值至輸出電流上升至10%的時間。
   • 上升時間（??tr?）：輸出電流從10%升至90%所需時間。
2. 截止時間（????toff?）
   • 存儲時間（??ts?）：輸入信號關閉至輸出電流降至90%的時間（雙極型器件特有）。
   • 下降時間（??tf?）：輸出電流從90%降至10%所需時間。

2.2 擴展參數檢測（按器件類型）

• 二極管：反向恢復時間（???trr?）及其電荷（???Qrr?）。
• MOSFET/IGBT：
  • 柵極電荷（??Qg?）、米勒平臺時間。
  • 開關損耗（???/????Eon?/Eoff?）計算。
• 可控硅（SCR）：觸發延遲時間、關斷恢復時間。

2.3 環境條件測試

• 溫度依賴性：在-40°C、25°C、125°C等溫度下重復測試。
• 電壓/電流應力：在不同負載（如額定電流的50%、100%、150%）下驗證參數穩定性。

3. 檢測方法與設備

3.1 標準測試方法

1. • 設備：高帶寬示波器（≥200MHz）、脈沖發生器、動態負載。
   • 步驟：
     • 施加脈沖信號，通過電流探頭/電壓探頭捕獲波形。
     • 分析波形邊沿計算??,??,??,??td?,tr?,ts?,tf?（見圖1）。
   • 優勢：靈活性高，適用于研發驗證。
2. • 自動完成參數測量，支持高壓/大電流（可達3kV/1000A）。
   • 輸出詳細報告，適合產線批量測試。
3. • 集成溫控箱、多通道采集，實現全參數掃頻測試。

3.2 測試電路設計

• 雙脈沖測試電路（針對功率器件）：
  • 通過第二脈沖捕獲開關瞬態，精確計算損耗。
  • 需注意布局以減少寄生電感（??????????Lparasitic? ≤10nH）。

4. 標準化與合規性

• 國際標準：
  • JEDEC JESD24（雙極晶體管測試）。
  • IEC 60747-9（IGBT特性標準）。
  • MIL-STD-750（軍用器件可靠性）。
• 數據采集要求：
  • 采樣率≥1GS/s，垂直分辨率≥8bit。
  • 觸發抖動＜1ns以保證時序精度。

5. 數據處理與誤差控制

5.1 關鍵技巧

• 波形去噪：使用低通濾波（如20MHz截止頻率）消除高頻干擾。
• 時間點標定：以信號穿越閾值的50%作為觸發點。
• 統計分析：每組測試重復≥30次，計算均值及3σ標準差。

5.2 典型誤差來源

6. 應用案例

6.1 電動汽車逆變器IGBT測試

• 條件：600V/200A，175°C結溫。
• 結果：???=120??ton?=120ns, ????=300??toff?=300ns，開關損耗超標12%。
• 改進：優化柵極驅動電阻，損耗降低至合規范圍。

6.2 快恢復二極管反向恢復測試

• 方法：施加100A/μs的di/dt反向電流。
• 數據：???=35??trr?=35ns, ???=45??Qrr?=45nC，篩選出不合格批次。

7.

1. IEEE Trans. Power Electron., "Precise Measurement of IGBT Switching Characteristics", 2021.
2. Keysight Technologies, "Power Device Analyzer Application Note", 2023.