SiC功率元件｜應用篇

探針的連接方法

2023.06.07

重點

・探頭的連接方法會給波形測量結果帶來很大影響。

・如果延長線較長，在閘極引腳和源極引腳與測量夾具之間形成的環路，會導致觀察到的波形與真正的波形完全不同，因此，連接時要確保這個環路為最小。

SiC MOSFET閘-源電壓測量：探針的連接方法

如“一般測量方法”中所提到的，探針的連接方法對測量到的波形影響很大。為了確認這一點，下面我們將針對常見的探針連接方法所造成的測量波形差異進行比較。

（a）將探針頭直接與DUT引腳連接
（b）用絞線連接出來後再接到探針頭
（c）給長絞線分別插入100Ω的阻尼電阻後再接到探針頭
（d）給短絞線分別插入100Ω的阻尼電阻後再接到探針頭

（a）是將電壓探針的頭部直接與DUT引腳連接。（b）是將加工成絞合線的約12cm的延長線的一端與DUT引腳焊接在一起，並將另一端與電壓探針的頭部連接。（c）是在（b）延長線的中間插入100Ω的電阻。（d）是在將（b）的線長縮短為約4cm後的延長線中間插入100Ω的電阻。圖5為實際使用的延長線，圖6為連接探針後的狀態。


圖5. 實際的延長線


圖6. 與各電壓探針實際連接後的照片

圖7是按照圖6中(a)～(d)的連接方式實施雙脈衝測試時的閘-源電壓波形比較結果。當我們觀測換流側LS的閘-源電壓時，可以看到不同的測量方法其波形有明顯差異。

（a）在導通時，當HS MOSFET的開關工作開始、電流發生變化時，由圖8所示的電壓探針頭部形成的環路內部的方向上會產生磁通量變化。而且，該磁通量變化還會在探針頭部的環路中產生順時針的電動勢，因此可以看到，在觀測到的波形中似乎出現了負突波。本來應該像（c）和（d）一樣產生正向突波（*3）。

在（b）中，受高速開關影響，延長線的阻抗誘發振鈴，可以觀測到發生了較嚴重的突波。


圖7. 按照圖6中（a）～（d）的連接方法實施雙脈衝測試時的
閘-源電壓波形比較

圖8. 換流側探針的電動勢

綜上所述，在閘極引腳和源極引腳與測量夾具之間形成的環路，會對主電路中的電流變化引起的磁通量變化發生感應，導致觀測到的波形與真正的波形完全不同，因此要想觀測到實際的波形，需要儘量縮短測量夾具與閘-源引腳之間形成的封閉環路。順便提一下，在圖6的（b）、（c）和（d）中，已將延長線與SiC MOSFET封裝最近的引腳焊接在一起，因此形成的環路是最小的。

*3. 參考資料： “透過驅動源引腳改善開關損耗”應用指南（No. 62AN040ERev.002）ROHM Co., Ltd.，2020年4月

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