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Dynamische Leistungsmodul-Vermessung

Das muss der Tastkopf können

16. Januar 2023, 15:00 Uhr | Von Michael Zimmermann, Bernhard Holzinger, Ryo Takeda und Takamasa Arai, Keysight Technologies

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Tastkopf-Belastung

Die kapazitive Last des Tastkopfes muss so klein sein, dass das gemessene Signal nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Ein typischer SiC-Transistor hat eine Eingangskapazität im einstelligen nF-Bereich und eine Ausgangskapazität von etwa 100 pF. Daher sind die Lastanforderungen für V_DS (einstelliger pF-Wert) strenger als für VGS (zweistelliger pF-Wert ist akzeptabel). Tabelle 2 zeigt die Anforderungen an die Tastköpfe für die Messung eines 1,7-kV-SiC-Moduls.

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Schlussfolgerung

Die High-Side-Messung stellt einen dynamischen Analysator für Leitungsbauelemente vor neue Probleme. VDS ist das unproblematischste der Signale, da die Anforderungen von High-End-Hochspannungs-Differenzial-Tastköpfen wie dem DP0001A von Keysight erfüllt werden können. Für ID kann dieser Tastkopf nicht verwendet werden, da die Rauschanforderungen sehr streng sind. Kommerzielle Rogowski-Spulen oder Pearson-Tastköpfe erfüllen die Bandbreitenanforderungen nicht. Die strengen Anforderungen für Gate-Signale wie hohe CMRR-Anforderungen über einen großen Frequenzbereich und strenge Rauschanforderungen werden von kommerziellen Tastköpfen nicht erfüllt. Mit dem PD1550A von Keysight wird eine isolierte True-Pulse-Tastkopflösung eingeführt, die sowohl rauscharme als auch hohe CMRR-Anforderungen erfüllt und gleichzeitig die Isolations- und Bandbreitenanforderungen einhält.

Die Autoren

Takamasa Arai

kam 2007 zu Keysight Technologies Japan (ehemals Agilent Technologies Japan) und arbeitete als Technischer Support-Ingenieur für Komponenten-Testgeräte. Seit 2011 ist er als Applikationsingenieur tätig und unterstützt Halbleiterhersteller und -forscher. Derzeit arbeitet er an der Entwicklung kundenspezifischer dynamischer Testsysteme für Wide-Bandgap-Leistungsbauelemente.

Bernhard Holzinger

ist Technical Architect für die Automotive Energy Solutions von Keysight Technologies. Nach seinem Eintritt bei Hewlett-Packard im Jahr 1995 war er mehr als 20 Jahre lang als F&E-Ingenieur an der Entwicklung von Messgeräten für digitales Hochgeschwindigkeits-design beteiligt. Nach dem Wechsel zu Keysight im Jahr 2016 konzentriert er sich nun auf zwei verschiedene Bereiche. Der eine ist die Verbesserung von Messtechniken zur Anpassung an die zunehmende Geschwindigkeit der Leistungselektronik – basierend auf Wide-Bandgap-Technologien. In diesem Zusammenhang ist er Mitglied der JEDEC WBG (Wide Band Gap) Working Group. Der andere Bereich ist die Entwicklung von Testlösungen für ADAS und vernetzte Fahrzeuge.

Ryo Takeda

ist Solution Architect bei Automotive and Energy Solutions von Keysight Technologies. Nachdem er 1989 zu Hewlett-Packard gekommen war, arbeitete er mehr als 10 Jahre lang als Anwendungsentwickler und Manager für parametrische Halbleitertestgeräte. Seit er in die Produktplanung wechselte, hat er die Produktdefinition von Agilents Power Device Analyzer geleitet. Zu seinen Tätigkeiten gehören Marktforschung, Geschäftsplanung und Produktmanagement. Derzeit arbeitet er an der Definition und Entwicklung eines dynamischen Testsystems für Leistungsbausteine. Er ist Mitglied der JEDEC WBG (Wide Band Gap) Arbeitsgruppe. Er hat einen BSEE- und MSEE-Abschluss der Keio-Universität (Japan) auf dem Gebiet der Physik von Halbleiterbauelementen.

Michael Zimmermann

ist F&E-Hardware-Ingenieur für Automotive and Energy Solutions bei Keysight Technologies. Als er zu Keysight kam, arbeitete Zimmermann zunächst an Lösungen zur Charakterisierung von Batterien. Gegenwärtig liegt sein Schwerpunkt auf der Charakterisierung und Messung von Leistungshalbleitern mit großer Bandlücke (SiC und GaN), wobei er sich auf dynamische Parameter konzentriert. Zimmermann arbeitet auch an Hochspannungsschaltungs- und PCB-Designs mit einem besonderen Schwerpunkt auf der Parasitäten-Messtechnik und dem Anschluss von Messtechnik.