前言

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的‘碳達(dá)峰、碳中和’目標(biāo)，電氣化替代成為關(guān)鍵策略。

通過(guò)功率半導(dǎo)體，我們構(gòu)建了高效、可控的能源網(wǎng)絡(luò)，降低能耗和碳排放。功率半導(dǎo)體在計(jì)算機(jī)、交通、消費(fèi)電子和汽車電子等行業(yè)的應(yīng)用也逐漸廣泛。

隨著新能源的快速增長(zhǎng)，新能源汽車、風(fēng)電和光伏等領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體的需求將大幅增加。

半導(dǎo)體材料已經(jīng)歷經(jīng)三個(gè)發(fā)展階段：

由此可見(jiàn)，第三代半導(dǎo)體在高壓、高頻、高速和低阻方面展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢(shì)，其擊穿電壓在某些應(yīng)用中甚至能夠達(dá)到1200-1700V。這些特點(diǎn)為其帶來(lái)了一系列新的特性：

A：極低的內(nèi)部電阻，與同類型硅器件相比，效率提高了70%；

B：低電阻有助于改善熱性能，提高最高工作溫度，優(yōu)化散熱，從而實(shí)現(xiàn)更高的功率密度；

C：散熱的優(yōu)化還使得封裝更簡(jiǎn)潔，尺寸和重量大大減少；

D：其極短的關(guān)斷時(shí)間使得器件能在高開(kāi)關(guān)頻率下工作，且工作溫度更低。

這些特性在功率器件，尤其是MOSFET和IGBT上的應(yīng)用最為廣泛。

其中，功率器件以MOSFET、IGBT為代表，兩者均為電壓控制電流型功率開(kāi)關(guān)器件，MOSFET優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)速度快、工作頻率高，IGBT是由BJT和MOSFET組合成的復(fù)合器件，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)：速度快、能耗低、體積小、而且大功率、大電流、高電壓。

MOSFET以柵極（G）極電壓控制MOSFET開(kāi)關(guān)，當(dāng)VGS電壓大于閾值電壓VGS(th) 時(shí)，MOSFET導(dǎo)通。

IGBT同樣以柵極（G）極電壓控制IGBT開(kāi)關(guān)，當(dāng)VGE電壓大于閾值電壓VGE(th) 時(shí)，IGBT導(dǎo)通。

因此，在第三代半導(dǎo)體高速發(fā)展的同時(shí)，測(cè)量技術(shù)也面臨全面升級(jí)，特別是高電壓、大電流、高頻率測(cè)試，以及電容特性（CV）特性。

本方案用于解決MOSFET、IGBT單管器件、多個(gè)器件、模組器件的CV特性綜合解決。

在了解本方案之前，需先了解寄生電容、CV特性、柵極電阻Rg測(cè)試技術(shù)。

一、功率器件的米勒效應(yīng)、CV特性

1、MOS管的寄生電容

以臺(tái)灣育碧VBZM7N60為例MOS管具有三個(gè)內(nèi)在的寄生電容：Cgs、Cgd、Cds以及柵極電阻Rg。

三個(gè)等效電容是構(gòu)成串并聯(lián)組合的關(guān)系，它們并不是獨(dú)立的，而是相互影響，其中一個(gè)關(guān)鍵電容就是米勒電容Cgd。這個(gè)電容不是恒定的，它隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化，同時(shí)會(huì)影響柵極和源極電容的充電。

規(guī)格書(shū)上對(duì)上述三個(gè)電容的CV特性描述為：在給定的工作條件下，這三個(gè)電容的電容值會(huì)隨著VDS電壓的增加而呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

2、MOS管的米勒效應(yīng)

理想的MOS管驅(qū)動(dòng)波形應(yīng)是方波，當(dāng)Cgs達(dá)到門(mén)檻電壓之后， MOS管就會(huì)進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。實(shí)際上在MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，由于米勒效應(yīng)，會(huì)存在一個(gè)米勒平臺(tái)。米勒平臺(tái)實(shí)際上就是MOS管處于“放大區(qū)”的典型標(biāo)志，所以導(dǎo)致開(kāi)通損耗很大。