PD1500A半导体动态参数分析仪整套系统解决氮化镓测试挑战，采用无焊接接触技术，同时还可以实现自动检测和可重复测试

时间： 2021-01-14 来源：Keysight

2020年度刚刚过去，对于所有人来讲这都是不平凡的一年，甚至有好多网友戏称想要“重启2020”，重启未能实现，转眼间，新的一年已经到来。

在技术领域，2020年也同样是不平凡的一年，5G开始走向市场，给很多新的领域带来新的发展动力，量子计算初露锋芒，为未来先进科技提供无数种可能，自动驾驶在满足了大家好奇心的同时稳步前进，当然还有许多，2020年好似在为未来的高科技生活打开一条通道，让人充满想象。

但我们今天要讲的话题，不是5G，也不是量子计算，而是氮化镓。

2020年度收官之际，阿里巴巴达摩院发布2021年度十大科技趋势，氮化镓和碳化硅一起作为第三代半导体就位列其中，并且名列前茅。

严格来说，氮化镓不是一门技术，而是一种材料，或者从另外的角度讲，是一种器件。

虽然之前氮化镓在半导体市场已经小有名气，但是让氮化镓在2020年火到走进大众视野，还是要多亏了雷总，以至于现在大家提起氮化镓，总会联想到充电器。就在最近一周左右，据外媒报道，苹果也即将加入到氮化镓充电技术队伍中，足见其热度。

氮化镓的禁带宽度为3.39电子伏特，对比传统的硅只有1.12电子伏特，因此氮化镓也被称为宽禁带半导体材料，或者第三代半导体材料，禁带越宽，说明价电子需要跃迁为自由电子的“代价”就越高，进一步解释，即宽禁带半导体的耐压能力更强。

*禁带含义：固体中电子的能量具有不连续的量值，电子都分布在一些相互之间不连续的能带上。价电子所在能带与自由电子所在能带之间的间隙称为禁带或带隙。所以禁带的宽度实际上反映了被束缚的价电子要成为自由电子所必须额外获得的能量。

除了耐压高，相比传统半导体材料，氮化镓功耗更低，效率高，体积也小（这也是为什么充电器在保证高功率的同时也可以越做越小的原因）。关于氮化镓和硅器件的对比，我们之前在公众号中也做过对比，可以参考：

这样具有“小身材，大能量”的氮化镓，它的理想肯定不只是作为充电器，实际上氮化镓作为功率器件，在电动汽车，光伏发电，数据中心等方向应用都有非常好的应用前景。

除此以外，氮化镓在射频微波领域，在航空航天，微波雷达，卫星通信，5G通信方向也有非常大的优势；

频谱范围宽的它在激光器的应用上也是宠儿，目前氮化镓在该相关领域，例如远程通信的应用上也在进行研究。

氮化镓有以上列举的种种优势，都是由于GaN器件可以支持更快的开关速度，但是这也对测试带来了不一样的挑战。下面就让我们简单来看一下：

挑战1 寄生电感

由于氮化镓有很高的开关速度，所以整个电路对于寄生电感特别敏感，nH级别的寄生电感都可能造成器件的振荡，别说测试误差，正常工作都困难，因此在对器件进行表征时，对整个测试系统的电感要求非常高，同时测试夹具引入的寄生电感也要尽量小。

挑战2 高带宽

氮化镓本身具有高带宽的特点，为了保证测试能够准确地进行，氮化镓器件电流测试时要求满足其高带宽的要求，这就对电流测试探头提出了条件，同时，探头也必须要满足低电感的要求。

挑战3 多样性

氮化镓本身有多种FET类型，包括Cascode，GIT，eHEMT，Vertical GaN，对于这四者的区别，大家可参考下表。

从上表可以看出，这四种类型不仅各项参数有差别，对驱动的要求不一样，除此之外就算采用相同技术的GaN封装形式才千差万别，这给测试夹具的设计带来了更大的挑战。

总结一下，如果想要正确的表征氮化镓器件，需要解决上述挑战，你将会需要：

一个基于不同封装高度定制化的测试板：不用焊接的器件连接达到和焊接相同的性能

一个寄生电感极小的测试系统：功率回路总寄生电感小于5nH

一个高带宽低插入电感的电流探头：测试带宽大于300MHz，寄生电感低于1nH

一个可以测试动态电阻的测试系统：支持Vds（on）钳位测试，自动测试动态电阻

那我们来看看他们大致长什么样子

PD1500A 半导体动态参数分析仪

整套系统不仅能够解决上述挑战，还采用了新开发的无焊接接触技术，同时还可以实现自动检测和可重复测试等。

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