電源轉換設備的四個關鍵測試階段
雖然電源轉換設備的設計和生產過程中所需的電氣測試類型與前幾代裝置所需的電氣測試類型類似，但採用碳化矽(SiC) 或氮化鎵 (GaN) 等寬能隙材料需要更加嚴格的測試和新的測試策略。
基準測試在電源轉換設備開發的每個階段皆扮演著重要的角色，以有效地進行特性分析、驗證、基準測試和記錄效率及其他特性。首先測試材料以確定其是否適合使用，然後在製造 SiC 或 GaN 晶圓後進行額外測試。在晶圓上製造裝置或電路後進行測試，然後進行封裝零件測試。對組裝好的電路進行進一步的測試，最後在脫離裝配線時對電源轉換設備進行測試。
在這四個測試階段中，每一個對於整個工作都有各自的重要性，並且每個階段都必須在工作流程/價值流的特定點進行。例如，在將 MOSFET 作為獨立元件進行安裝之前，必須在 MOSFET 上執行崩潰電壓測試。同樣，必須在將 MOSFET 安裝在電路板上之後量測切換能量，因為該能量取決於與整個電路相關的因素，而切換頻率取決於閘極驅動器。
Tektronix 提供了一套全面的測試設備，使設計和測試工程師能夠建立足夠強大的測試台來滿足其最嚴格的要求。隨著電源轉換設備日趨複雜，同時監管環境也越來越嚴格，而測試通訊協定更具有挑戰性，此設備亦為新興需求奠定了基礎。
以下是四個測試階段：
1. 材料級測試
在預元件階段，必須先對寬能隙材料本身進行測試，然後再於晶片階段進行測試，以確定其行為規格。寬能隙半導體材料研究和測試通常涉及確定取樣的電阻率和霍爾遷移率。量測這些參數的主要技術是：
- 四點量測法 (Van der Pauw method)
- 霍爾 (Hall) 效應量測
所有這些量測都可以使用參數分析儀進行。Keithley 4200A-SCS Parameter Analyzer 包含的模組可讓研究人員能自動執行四點量測(van der Pauw) 電阻率和霍爾 (Hall) 效應量測，有效節省寶貴的研究時間，而且無需購買單獨的系統即可執行這些測試。
2. 元件級測試
下一階段的測試則針對在晶圓上製造或作為獨立元件製造的元件/裝置。執行元件 I-V 特性分析以將模擬資料與實際量測資料進行比較。後期製造元件測試在裝置設計人員建立產品規格表和品質控制中扮演著不可或缺的角色。終端客戶也廣泛使用來根據其規格驗證元件。
I-V 特性分析量測可以使用 4200A-SCS 或 Keithley 系列高功率電源量測設備 (SMU) 進行。此外，4200A-SCS 亦支援 CV 量測。將 4200A-CVIV 多重切換模組加入 4200A-SCS 後，您將擁有以下優勢：
- 無需重新連接任何電纜：減少使用者錯誤並允許自動測試
- 允許直接量測電路級電容
- 在每個終端上使用偏壓 T 型接頭可消除對外部電容器或短路的需要
- 完整的 CV 補償輸出至待測裝置 (DUT)
3. 電路級測試
如上所述，MOSFET 的切換特性必須在安裝到電路中之後進行測試和特性分析，通常會使用任意函數產生器 (AFG) 進行雙脈衝測試來建立如圖所示的脈衝測試波形。此測試量測的參數包括導通和關斷特性以及熱行為。元件製造商通常會建立供內部開發使用的展示板，並在其上安裝 MOSFET 進行電路級測試 (包括雙脈衝測試)。
若要瞭解更多有關雙脈衝測試的資訊，我們建議您觀看影片「使用 AFG31000 進行雙脈衝測試」。本影片將展示如何使用 Tektronix AFG31000 任意函數產生器上的內建軟體來設定並執行雙脈衝測試。現在您無需花時間在 PC 或微控制器上建立波形。只需不到一分鐘，您就可以在 AFG31000 上輕鬆設定您的雙脈衝測試。
4. 系統級測試
完全組裝好的電源模組需要使用各種儀器 (包括示波器、電源供應器、隔離探棒和電源分析軟體) 進行測試，特別是其運作效率，如下圖所示。這些儀器和量測在滿足監管準則以及獲得如能源之星 (Energy Star) 相容性等認證中將可發揮關鍵的作用。
