GaN-Leistungshalbleiter charakterisieren
Herausforderung GaN-FET-Test
Die dynamische Charakterisierung von Leistungshalbleitern mit großer Bandlücke ist eine echte Aufgabe. Vor allem Leistungshalbleiter-FETs aus Galliumnitrid machen Probleme, weil ihr Betrieb mit höheren Frequenzen und verschiedenen Technologien verknüpft ist. Wie meistert man diese Herausforderungen?
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Keysights Lösung für dynamische GaN-Leistungs-FET-Tests
Die Definition und Entwicklung eines kommerziellen Doppelpulstestsystems für GaN-FETs war für Keysight eine große Herausforderung. Nicht nur die Entwicklung der zuvor genannten Technologien, sondern auch der Ansatz, jedem Kunden eine maßgeschneiderte, fortschrittliche Lösung zu bieten und dabei die Modularität, den Umfang und die Benutzerfreundlichkeit des dynamischen Power Device Analyzer/Doppelpulstesters PD1500A beizubehalten.
Da für jeden Prüflingstyp eine eigene Testplatine hergestellt werden muss, besteht die Strategie darin, eine maßgeschneiderte Zusatzplatine für den PD1500A zu verwenden. Jede maßgeschneiderte GaN-Prüfplatine verfügt über einen EEPROM, der eindeutige Prüflingsinformationen wie maximale VGS, VDS, ID und Klemmschaltungsspannung speichert. Dies ermöglicht die nahtlose Integration der GaN-Testplatine in den PD1500A, sodass die Software anhand dieser Werte potenziell gefährliche Testbedingungen vermeiden und der Anwender Tests sicher und intuitiv durchführen kann.
Wie wirken sich diese Technologien aber auf die DPT-Signalformen von echten GaN-FETs aus? Unsere Messergebnisse für GIT und eHEMT weisen Übergangszeiten (tr und tf) von weniger als 5 ns auf, obwohl für die Auswertung für GIT ein relativ großer Gate-Widerstand verwendet wurde. Selbst bei diesen schnellen Übergangszeiten sind die Signalformen sauber mit minimalem Ringing, wodurch wiederholbare und zuverlässige Extraktionen der Schaltparameter möglich sind. Auch die Messergebnisse des dynamischen RON für GIT zeigen: Die unterschiedlichen Auflösungen zwischen den geklemmten und ungeklemmten VDS-Wellenformen (10X) verbessern die Auflösung und Genauigkeit der RON-Messung erheblich.
Die neu entwickelte lötfreie DUT-Anschlusstechnik ermöglicht außerdem die Temperaturmessung und -regelung, wodurch auch wichtige temperaturabhängige Messungen vorgenommen werden können. Wie bereits erwähnt, erkennt die aktualisierte PD1500A-Software automatisch die auf GaN zugeschnittenen Testplatinen. Auch Standard-PD1500A-Softwarefunktionen wie Signalformerfassung, Extraktion von Schaltparametern, Zeichnen von Schaltpunkten, Datenspeicherung usw. sind verfügbar.
Zusammenfassung
Die dynamische Charakterisierung von GaN-FETs ist die anspruchsvollste bei neueren Leistungshalbleiterbauelementen. Auf der Grundlage seiner messtechnischen Erfahrung und einiger Schlüsselinvestitionen in branchenführende Technologien hat Keysight diese Technologien entwickelt, um eine reproduzierbare, zuverlässige und genaue dynamische Charakterisierung von GaN-FETs zu ermöglichen. Der Dynamic Power Device Analyzer/Doppelpulstester PD1500A akzeptiert nun maßgeschneiderte GaN-FET-Zusatz-Testplatinen, um die dynamische Charakterisierung von Si-, IGBT-, SiC- und GaN-Leistungsbauelementen auf einer einzigen Testplattform zu ermöglichen.
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