和传统开关器件一样，GaN功率器件也可以使用双脉冲测试评估动态性能，其基本原理图如下。通过将开关管打开，负载电感电流达到目标值后进入续流模式，之后再对开关管做一次开关动作，观察器件开关行为，提取器件关键动态参数，具体可得到的器件动态参数有：

1)开关损耗Switching loss of Eon and Eoff；

2)开关时间Timing of tdon, tdoff, tr and tf；

3)开关速度Switching speed；

4)开关波形的振荡情况Overshoot/undershoot of gate & drain signals；

5)动态电阻Dynamic Rdson of GaN during switching operation；

6) 反向导通行为Reverse conduction behaviorin freewheeling mode；

7)等等。

图1 双脉冲测试基本电路原理图

图2 双脉冲测试关键波形示意图

下图是GaN器件双脉冲的LTSPICE仿真波形，通过建立器件的SPICE模型，可以对开关管的开关过程进行模拟，同时可以得到开关管开关过程中的损耗。

图 3 双脉冲测试电路LTSPICE仿真波形

由于GaN器件极高的开关速度导致其对测试环路的寄生参数非常敏感。同时动态电阻测试条件多样，因此传统的双脉冲测试平台无法胜任GaN产品的测试工作。为了全面检验产品的性能，云镓半导体自主研发了适用于GaN功率器件动态开关参数和动态电阻检验的测试系统。该系统由功率器件开关测试子母板、高分辨率示波器、高低压源表、MCU、上位机自动化测试软件组成。整个系统具备极高的测试灵活性，可以根据不同产品的规格或封装需求定制测试板，变更栅极电阻、负载电感等关键参数；同时开发的自动化发波和数据提取软件可以真正意义实现“乐高化组装、一键式测试”；子板上具备钳位电路，可以读取器件的导通压降，可提取器件的动态电阻。

图 4 云镓双脉冲测试平台架构

图5 云镓双脉冲测试平台系统

相较于传统的双脉冲测试系统，该双脉冲测试系统独特的功能特点如下：

1) 可编程脉冲波形控制，上位机结合MCU发波，“一键发波”，简单灵活；

2) 子母板设计方式，“OnePackage，OneDaughterboard”；

3) 预留负载端子，外接L/Rload，可灵活与上管或者下管并联；

4) 带有钳位电路设计，可以监测器件导通压降，支持动态导通电阻测试功能；

5) PC实时抓取示波器上的数据，实时分析器件的动态参数；

6) “一键生成电阻变化曲线”，直观读图；

7) 具备器件控温功能，可以测试不同温度下的器件特性

云镓半导体科技有限公司（CloudSemi）成立于2021年11月，是一家专业从事氮化镓功率器件及解决方案的公司。核心团队具有多年功率器件量产经验，具备工艺开发、器件定制、IC设计、封装测试、可靠性和系统应用等全建制能力，可以提供定制化设计和全套解决方案服务，帮助客户实现系统竞争力。