前言

為實現(xiàn)我國的‘碳達峰、碳中和’目標，電氣化替代成為關(guān)鍵策略。

通過功率半導體，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。功率半導體在計算機、交通、消費電子和汽車電子等行業(yè)的應用也逐漸廣泛。

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

半導體材料已經(jīng)歷經(jīng)三個發(fā)展階段：

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

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，從而實現(xiàn)更高的功率密度；

C：散熱的優(yōu)化還使得封裝更簡潔，尺寸和重量大大減少；

D：其極短的關(guān)斷時間使得器件能在高開關(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關(guān)器件，MOSFET優(yōu)點是驅(qū)動電路簡單、開關(guān)速度快、工作頻率高，IGBT是由BJT和MOSFET組合成的復合器件，兼具兩者的優(yōu)點：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開關(guān)，當VGS電壓大于閾值電壓VGS(th) 時，MOSFET導通。

IGBT同樣以柵極（G）極電壓控制IGBT開關(guān)，當VGE電壓大于閾值電壓VGE(th) 時，IGBT導通。

因此，在第三代半導體高速發(fā)展的同時，測量技術(shù)也面臨全面升級，特別是高電壓、大電流、高頻率測試，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測試技術(shù)。

一、功率器件的米勒效應、CV特性

1、MOS管的寄生電容

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

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

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

2、MOS管的米勒效應

理想的MOS管驅(qū)動波形應是方波，當Cgs達到門檻電壓之后， MOS管就會進入飽和導通狀態(tài)。實際上在MOS管的柵極驅(qū)動過程中，由于米勒效應，會存在一個米勒平臺。米勒平臺實際上就是MOS管處于“放大區(qū)”的典型標志，所以導致開通損耗很大。