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16 DESIGN&ELEKTRONIK 03 2021 www designelektronik de Messtechnik WBG-Leistungsbauteile messen Datenblätter richtig interpretieren Die dynamischen Eigenschaften von Wide-Bandgap-Bauteile zu messen und sie mit Werten aus Datenblättern abzugleichen ist für Entwickler oft kompliziert und frustrierend Hilfestellung bekommen sie durch die folgenden Überlegungen zur Messung und Extraktion der dynamischen Parameter von Leistungshalbleitern die die Korrelation von Messergebnissen und Datenblattwerten erklären Ryo Takeda Solution Architect Bernhard Holzinger Technical Architect Michael Zimmermann R&D Engineer Mike Hawes Power Solution Consultant alle Keysight Technologies Reproduzierbare und zuverlässige dynamische Messungen und Extraktionen aus Doppelpulstestsystemen DPT zu erhalten hält für Entwickler einige Herausforderungen bereit Doch selbst wenn diese überwunden sind müssen sie noch die dynamischen Spezifikationen des Datenblatts mit den Ergebnissen korrelieren können die durch das Messen und Charakterisieren von Leistungsbauteilen gewonnen werden In den Datenblättern von Leistungsbauelementen aus Siliziumkarbid SiC und Galliumnitrid GaN sind viele dynamische Eigenschaften angegeben Hier soll der Fokus auf den Schaltcharakteristiken td on tr Eon td off t f Eoff und den Sperrverzögerungskennlinien trr Irrm Qrr liegen Bild 1 zeigt eine typische Schaltcharakteristik aus dem Datenblatt eines 1200-V-SiC-Mosfets Als erstes müssen der DPT-Aufbau und die Testbedingungen betrachtet werden Da DPT-Aufbauten nicht genormt sind zeigt der Bauelementehersteller in der Regel ein vereinfachtes Diagramm des Testaufbaus Bild 2 ■ Eigenen DPT-Aufbau abgleichen Es gibt einige Fragen zu klären wenn Sie Ihren DPT-Aufbau mit dem des Herstellers vergleichen Zum Beispiel Welches Bauelement wird für die High-Side im DPT-Aufbau verwendet? Der Zweck des High-Side-Bauelements besteht darin den in der Induktivität gespeicherten Strom während des AusZustands freizugeben sodass der Strom sofort durch den Prüfling fließen kann wenn der zweite Impuls beginnt Es wird entweder dasselbe Bauelement in Bild 1 als BodyDiode FWD bezeichnet verwendet vorausgesetzt es ist eine Body-Diode vorhanden oder eine einfache Diode als SiC-Diode FWD bezeichnet Da die Ausgangskapazität Coss Cds des High-Side-Bauelements während des Einschaltens mit der Induktivität der Leistungsschleife in Resonanz geht ist es manchmal vorteilhaft oder notwendig eine einfache Diode zu verwenden um saubere Wellenformen zu erhalten die die Extraktion der Schaltparameter ermöglichen Darüber hinaus addiert sich der Rückstrom Irrm eines High-Side-Bauteils zu Beginn des zweiten Pulses zu ID und verzerrt das Schaltverhalten des Prüflings das heißt er erhöht die Einschaltverluste Dann ist noch zu klären ob die geschaltete Last resistiv oder induktiv ist Ältere Schalttests wurden oft mit ohmschen Lasten durchgeführt Durch das Aufkommen von IGBTs und Wide-Bandgap-Bauteilen WBG stellt das Schalten mit höheren Frequenzen eine größere Herausforderung für die Entwickler dar Induktive Lasten simulieren reale Lasten beispielsweise Motorwicklungen genauer und sind zur Norm für die Schaltcharakterisierung geworden Manchmal wird Bild rolaks Adobe Stock alle anderen Bilder Keysight