【产品】派恩杰推出高性能SiC MOSFET动态性能评估板，提供驱动设计解决方案

时间： 2021-05-27 来源：派恩杰

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相比于Si材料，SiC材料具有更宽的禁带，更高的击穿电场强度，更高的热导率和更高的饱和电子漂移速率，使得SiC功率器件可以同时实现更低的导通电阻Rds(on)和更高的开关速度，且可以在高温下运行。因此，可以广泛应用于电力电子系统中，大幅度提高系统效率，减小系统尺寸体积和系统成本，实现高频高功率密度化。目前国内外SiC产业链日趋成熟，成本持续下降，且随着电动汽车，新能源发电及其快充的快速发展，SiC功率器件渗透率逐年提升，目前正处于产业链爆发的前夜。为此，派恩杰推出1700V、1200V、650V各种等级的SiC MOSFET以满足市场需求。考虑到SiC MOSFET的高速性，对回路寄生参数极其敏感，对PCB Layout要求严格，因此派恩杰推出高性能SiC MOSFET动态性能评估板，给客户提供驱动设计解决方案，同时用于搭建双脉冲测试平台评估SiC MOSFET开关动态性能。

SiC MOSFET动态性能评估板

为了评估650V/1200V TO247-3L/-4L 分立SiC MOSFET，同时方便测试，更换器件以及驱动方案，派恩杰推出的评估板分成子板和母板，母板包括母线电容，信号输入和输出接口以及可调的驱动电源。驱动电源正负电压均可调，以满足不同SiC MOSFET驱动电压需求，同时可以用于测试不同驱动电压对器件性能的影响。子板为带驱动IC的半桥电路，可以通过更换不同的驱动板以验证不同驱动IC及不同封装器件的性能。考虑到SiC器件对驱动回路和功率换流回路寄生电感比较敏感，驱动子板通过优化PCB Layout和器件布局，使得驱动回路寄生电感小于8nH,功率换流回路小于18nH,以减小高速开关带来的寄生振荡及电压尖峰对器件的影响。该评估板母线电压最大可达800V，最大测量脉冲电流可达100A，可以满足650V/1200V SiC MOSFET分立器件的动态性能测试。

SiC MOSFET双脉冲测试平台

由于SiC MOSFET的开关速度远高于Si器件，而且对回路寄生电感比较敏感，因此目前市面上用于测量Si器件的双脉冲测试设备无法适用于SiC MOSFET。为此，如图2所示，派恩杰利用自主设计的SiC MOSFET评估板开发了一套高性能双脉冲测试平台。SiC MOSFET的dv/dt通常高达80V/ns，以400V系统为例，电压上升时间tr=5ns左右，因此测量信号的带宽为fr=0.35/tr=70MHz。为了防止测试设备对测试信号产生幅值衰减，因此要求测试设备带宽最好大于5倍被测信号带宽即350MHz。因此为了获得精确测量，要求测量电压电流探头带宽高于350MHz，示波器最好带宽高于500MHz。考虑到皮尔森探头带宽通常只有120-200MHz，而罗氏线圈带宽只有17MHz，对于电流测量带宽不够，为此派恩杰采用带宽高达2GHz 同轴采样电阻对电流进行测量。电压探头则采用泰克800MHz 无源探头TPP0850，并配合泰克1GHz的高性能示波器对SiC MOSFET动态性能进行测量，以获得精确的测量结果。图3为双脉冲测试波形，通过测试波形可以很好的观测电压电流以及门极驱动波形，导出数据进行分析处理从而获得不同工况下的Eon,Eoff,dv/dt,di/dt等动态特性参数。

测试结果

以派恩杰650V、60mΩ 3PIN SiC MOSFET P3M06060K3为例，对数据手册中通常会提供的变电流，变温度和变驱动电阻的开关损耗进行评估测量，如图4-6所示。可以看出该双脉冲测试平台可以很好的测量SiC MOSFET的开通关断损耗，并给客户设计驱动电路提供依据。

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P3M06025K3	碳化硅场效应管	650V	TO247-3	25mΩ	97A	34.7nC	297pF	175℃

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