作者丨鼎阳科技 陈嘉明
引言
近年来，随着工业控制市场、新能源汽车市场、新能源发电领域的需求增长，功率器件的相关需求也在不断增加，对功率器件的性能要求也在逐渐提高。功率器件是半导体器件的重要分支，主要用于处理高电压和电流的电能转换和控制，能承受较大的功率。
01 功率器件
功率器件目前主要包括以下几种：
二极管：
利用其单向导通性，用于电路的整流与稳压等方面。
晶体管：
典型的晶体管有双极性晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)等，广泛用于放大器、音频放大器、电源调节器等器件中，用于功率放大和开关电路。
晶闸管：
有普通晶闸管(SCR)、双向晶闸管(TRIAC)、可关断晶闸管(GTO)等，用于交流调压和可控整流中。
MOSFET：
单极型器件，具有开关速度快、驱动功率低、输入阻抗高的特点，适合高频应用，常用于高频开关电源、DC-DC转换器、电机驱动等对开关速度要求较高的场合。
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)：
由MOSFET和双极型晶体管(BJT)组合而成的复合器件，具有MOSFET的高输入阻抗和BJT低导通压降的优点同时有着较强的耐压能力，适用于高压应用，同时在电力电子领域都得到了广泛的应用。
新型碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)功率器件：
新型宽禁带半导体材料制成的功率器件，有着高耐压、低导通电阻、高开关频率、耐高温的特点，广泛用于新能源汽车、充电桩、太阳能逆变器、工业电源等领域。其中在高压快充的趋势下电动车是新型功率器件最重要的应用场景，800V SiC平台的应用也在带动SiC功率器件的发展。
02 难点与挑战
如今，MOSFET和IGBT在各个领域中得到越来越广泛的应用，如何有效地进行MOSFET和IGBT相关参数的测试是困扰许多工程师的难题。
IGBT的导通与关断设计的过程较多，对其开关特性的准确测量和分析带来了一定的难度。同时IGBT的安全工作区(SOA)的确定需要考虑多个因素，如电压、电流、时间等。
在测量中，同样容易受到寄生参数的影响，器件封装和测试电路中存在的寄生电感、电容等参数在高频和高速开关测试中会对结果造成显著影响导致信号失真与测量误差。同时，MOSFET和IGBT的开关速度快，对其进行动态特性测试时需要高精度的测试设备和快速的响应时间，选择合适的测量仪器进行测试显得格外重要。
在这些功率器件的测试中，需要多种测量仪器与设备协同工作，以更好地表征器件的参数，功率器件中常见的测试项目包括以下几个方面：
1. 静态参数测试：
导通电阻(Rds(on))：对于MOSFET等器件，测量在导通状态下漏极与源极之间的电阻。
阈值电压(Vth)：器件开始导通时的栅极电压。
击穿电压(BV)：测量器件能够承受的最大电压，如漏极击穿电压(BVDSS)、栅极击穿电压(BVGSS)。
漏电流(Idss、Igss)：特定条件下测量的漏极与源极之间的漏电流或栅极与源极之间的漏电流。
2. 动态参数测试：
开关时间(ton、toff)：测量器件从导通到截止或从截止到导通的时间。
开关延迟时间(td(on)、td(off))：功率器件开关过程中，从控制信号开始施加/下降到器件开始导通/关断之间的时间间隔。
损耗(Eon、Eoff)：测量开关过程中的电压和电流以计算器件在开通和关断时的能量损耗。
电流上升下降时间(tr、tf)：待测电流从10%上升到90%额定值所用时间。
