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측정기술자료

광대역 밴드갭(SiC, GaN)을 포함한 전력 반도체 장치의 특성화

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작성자 최고관리자
댓글 0건 조회 273회 작성일 21-05-03 17:38

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전력 반도체 장치의 시장 출시 기간 단축


광대역 밴드갭 반도체(예: SiC 및 GaN)는 더 높은 주파수, 전압 및 온도에서 더 낮은 전력 손실로 작동할 수 있기 때문에 자동차 및 RF 통신과 같은 까다로운 

애플리케이션에서 기존 실리콘과 함께 사용되고 있습니다. 그러나 기존 실리콘 설계의 효율성이 향상되면서 많은 광대역 시장 애플리케이션에서 강력한 가치 제안을 

유지할 수 있습니다. 현장에서 장치 오류를 최소화하는 동시에 전력 반도체 장치의 시장 출시 기간을 단축할 수 있습니다.





광범위한 전력 엔벨로프(envelope)



전기 성능에 대해 웨이퍼 및 패키지 부품 레벨 장치를 수동으로 특성화하려면 

낮은 레벨 측정(예: 높은 브레이크다운 전압이 존재하는 곳의 누설 전류 측정 pA)을

위해 새로운 기법, 장비 및 프로빙(probing) 인프라를 학습해야 합니다. 

최대 100A의 전류 및 최대 3000V의 전압을 소싱하고 최적화하려면 Keithley 전력 

장치 테스트 솔루션으로 켜짐 상태, 꺼짐 상태 및 커패시턴스 측정 간에 복잡하고 

시간이 오래 걸리는 설정 변경이 필요합니다.



웨이퍼상 전력 반도체 장치 테스트의 연결 문제 해결




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일반적인 켜짐 상태 측정 설정



안전하게 테스트 설정



8010 고전력 장치 테스트 고정기는 최대 3kV 또는 100A의 고전력 장치를 

테스트하기 위한 안전하고 간편한 연결을 지원합니다.





또한 고전압 테스트를 안전하게 설정하고 결과를 신속하게 얻어야 합니다. 

이를 수동으로 설계하려면 프로그래밍에 대한 전문 지식과 안전 규격 시스템을 설계 

및 제작할 수 있는 능력이 있어야 합니다. 작업을 직접 수행할 필요는 없습니다. 

모델 8010 고전력 장치 테스트 픽스쳐(fixture)를 사용하여 최대 3000V 또는 100A의 

테스트 패키지 부품을 안전하고 쉽게 연결할 수 있습니다. ACS-BASIC으로 프로그래밍

하지 않고도 일반적인 I-V 테스트를 빠르고 쉽게 수행할 수 있습니다.




시장 출시 기간을 단축하는 2배 빠른 장치 특성화



소규모 전력 엔벨로프가 필요한 기존 Si 및 GaN과 같은 장치의 경우

최대 200V 및 1A까지 모든 특성화 테스트를 자동화할 수 있는 4200A 파라미터 

애널라이저로 신속하게 결과를 얻어 시장 출시 기간 요구를 충족할 수 있습니다.



MOSFET 및 MOSCAP 장치 특성화 간소화




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4200A-SCS 파라미터 애널라이저 



광대역 밴드갭 장치의 비용이 많이 드는 과도한 설계 방지

플로팅(floating) 디퍼런셜 측정(예: 높은 쪽 Vgs)은 높은 주파수와 커먼 모드

(common mode) 고전압(예: Vds)으로 인해 까다롭거나 불가능합니다. 

이는 오실로스코프 프로브가 높은 대역폭에서 커먼 모드를 충분히 제거할 수 없기 

때문입니다. 커먼 모드 제거가 불량하면 측정이 실제 디퍼런셜 신호 대신 커먼 모드 

오류의 영향을 받게 됩니다. Tektronix에는 GaN 및 SiC 장치의 작동 요구 사항에서 

주파수에 따라 감소되지 않는 절연 프로브(IsoVu)를 제공하는 유일한 솔루션이 

있으므로 정확한 디퍼런셜 측정이 가능합니다. 따라서 전도 손실, 데드 타임

(dead time) 손실 및 스위칭 손실을 정확하게 계산하고 검증할 수 있습니다. 

또한 통합 게이트 드라이버를 사용하지 않는 경우 플로팅 디퍼런셜 측정 기능을 

통해 장치를 켜고 끄는 동안 데드 타임을 정확하게 측정 및 제어할 수 있습니다. 

뿐만 아니라 이제 하드 스위칭(hard switching) 동안 생성되는 과도 전압(dv/dt) 및 

전류로 인한 전력 변환기의 고주파수 방출에 대한 과대평가를 방지할 수 있습니다. 


확인해야 할 한 가지 추가 사항은 높은 스위칭 주파수에서 프로브 커패시턴스의 

영향입니다. 프로브 커패시턴스가 지나치게 높으면 측정값에서 상승 에지가 반내림

되어 중요한 고주파수 스위칭 특성이 손실됩니다. 또한 매우 민감한 플로팅 게이트에

프로브를 추가하면 과도 신호가 커패시턴스 전하를 발생시켜 장치가 손상될 수 

있습니다. ISOVu 프로브의 낮은 커패시턴스는 게이트에서 프로브 커패시턴스 

문제를 최소화하고 과도 신호로 인한 장치 손상의 위험을 최소화합니다.




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IsoVu 프로브를 사용하면 dV/dt 저하 없이 높은 쪽 게이트 전압 파형을 정확하게

착하여 스위칭 성능 및 안정성을 평가하고 최적화할 수 있습니다.



Panasonic Semiconductor Solutions 사례 연구

 




 

주요 콘텐츠

 

 

웨이퍼상 전력 반도체 장치 테스트의 

연결 문제 해결

고전력 고전압 IGBT 장치 

브레이크다운 테스트

MOSFET 및 MOSCAP 장치 특성화 간소화

 애플리케이션 노트



전력 반도체 장치의 포괄적인 DC I-V 및 C-V 테스트를

수행할 때 연결 변경, 사용자 오류 기회 및 혼동을 

최소화하는 방법을 알아봅니다.



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 비디오



고전력 고전압 IGBT 장치에서 간단한 브레이크다운 

테스트를 수행하는 방법을 알아봅니다.


 








 온라인 가이드



이 온라인 가이드에서는 DC I-V 및 C-V

(커패시턴스-전압) 측정을 중심으로 반도체 측정을 

개선하는 방법에 대한 몇 가지 일반적인 질문에 

대답합니다. 또한 보다 특정한 애플리케이션을 

살펴보고 가장 까다로운 애플리케이션에 필요한 

측정을 간소화할 수 있는 방법을 설명합니다.


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Tektronix IsoVu 측정 시스템을 통해 새로운 GaN 장치의 개발 시간을 

크게 단축한 Panasonic Semiconductor Solutions


사례 연구



이 사례 연구에서는 Panasonic이 Tektronix 고성능 IsoVu 측정 시스템을 사용하여 

높은 쪽 게이트 전압 파형을 정확하게 관찰함으로써 dV/dt 저하 없이 스위칭 성능 및 

안정성을 평가하고 최적화한 방법에 대해 설명합니다. 이를 통해 하프 브리지

(halfbridge) 회로 및 신호 분석에 소요되는 시간이 크게 단축되었습니다.


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2배 빠른 DC I-V 및 C-V 측정


고전력 장치 특성화를 위한 

완벽한 솔루션

전력 반도체 및 구성 요소 특성화

4200A-SCS

파라메트릭 곡선 트레이서 구성

2650A 시리즈

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4200A-SCS를 사용하여 반도체 장치, 소재 및 

프로세스 개발에 대한 연구, 신뢰성 및 고장 분석 

연구를 가속화할 수 있습니다. 최고 성능의 파라미터 

애널라이저인 4200A-SCS는 전류 - 전압(I-V), 

커패시턴스 - 전압(C-V) 및 초고속 펄스형 I-V 측정에

대한 동기화된 정보를 제공합니다.

4200A-SCS ClariusTM GUI 기반 소프트웨어는 

명확하고 뛰어난 측정 및 분석 기능을 제공합니다. 

측정 전문 기술 및 즉시 사용 가능한 수백 가지 

애플리케이션 테스트가 내장된 Clarius 소프트웨어를 

통해 확신을 가지고 신속하게 조사를 심층 분석할 

수 있습니다.

4200A-SCS 파라미터 애널라이저는 완벽하게 

커스터마이제이션이 가능하고 전체 업그레이드를 

할 수 있으므로 현재 또는 미래에 필요한 장비를 

추가할 수 있습니다. 4200A-SCS 파라미터 

애널라이저를 사용하면 가장 손쉽게 확실한 분석을 

수행할 수 있습니다. 


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MOSFET, IGBT, 다이오드 및 기타 고전력 장치를 

사용하고 개발하려면 브레이크다운 전압, ON 상태 

전류 및 커패시턴스 측정과 같은 포괄적인 장치 레벨 

특성화를 수행해야 합니다. Keithley의 고전력 

파라메트릭 곡선 트레이서 구성 라인은 모든 장치 

유형 및 테스트 파라미터를 지원합니다. 

Keithley의 파라메트릭 곡선 트레이서 구성에는 

특성화 엔지니어가 완벽한 테스트 시스템을 빠르게 

개발하는 데 필요한 모든 항목이 포함되어 있습니다.



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2650A 시리즈 고전력 SourceMeter® SMU 장비는 

특별히 고전압/전류 전자 장치 및 전력 반도체

(예: 다이오드, FET, IGBT, 고선명도 LED, DC-DC 

컨버터, 배터리, 태양 전지, 기타 고전력 소재, 

구성 요소, 모듈, 서브 어셈블리)의 특성화 및 

테스트를 위해 설계되었습니다. 이러한 SMU 장비는 

뛰어난 전력, 정밀도, 속도, 유연성, 및 사용 편의성을

제공하여 연구 개발, 프러덕션 테스트(production test)

및 안정성 환경에서 생산성을 개선합니다. 

최대 3,000V 또는 최대 2,000W의 펄스 전력을 

제공하는 두 가지 장비를 사용할 수 있습니다.



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광대역 밴드갭 설계 시간 단축


 고급 전력 측정 및 분석

 

 IsoVu 절연 프로브

 5 시리즈 MSO 혼합 신호 오실로스코프

 

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IsoVu® 프로브는 오늘날의 까다로운 전력 측정 

문제에 적합한 도구입니다. 이 프로브는 업계 최고의 

1GHz 대역폭, 160dB 또는 1억 대 1 커먼 모드

(common mode) 제거, 60kV 커먼 모드 전압, 

±2500V 디퍼런셜 범위 및 뛰어난 프로브 로딩을 

제공합니다.



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놀랄 만큼 혁신적인 두 손가락으로 줌인/아웃이 

가능한 터치스크린 사용자 인터페이스, 업계 최대 

크기의 고화질 디스플레이, 아날로그 신호 1개 또는 

디지털 신호 8개를 측정할 수 있는 4/6/8 

FlexChannel™ 입력 장치를 갖춘 5 시리즈 MSO는 

현재 및 향후에 발생하는 까다로운 고객의 요구를 

충족할 준비가 되어 있습니다. 이 제품은 성능, 

분석 및 전반적인 사용자 환경에 대한 새로운 표준을 

설정합니다.


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