[實用新型]一種測量功率器件C-V曲線的測量電路

有效

• 申請號: 202020122541.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN212060434U
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 楊鑫;丁毅飛;王紫茹;王俊
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G01R27/02;G01R31/00;G01R15/14
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 肖樂愈秋

本實用新型提供了一種測量功率器件C?V曲線的測量電路，包括IGBT的三個端子，所述三個端子分別為集電極C、發射極E、門極G，所述集電極C和所述門極G之間的寄生電容為Cgc，所述發射極E和所述門極G之間的寄生電容為Cge，所述集電極C和所述發射極E之間的寄生電容為Cce；測量電路簡潔易懂，有完善的保護電路，可以精確測量功率器件上的寄生電容關于直流偏置電壓的C?V曲線，且所用的儀器設備相比較更為便宜。并且適用于測量高壓偏置下的電容值。本實用新型不需要昂貴的測量儀器，僅需要阻抗分析儀或者RLC電橋即可測量。無源電路設計簡單，并且設計有完善的保護電路，將高壓和交流信號分開，并能夠保護儀器的功率器件，適用于高壓測試場合。

技術領域

本實用新型涉及功率開關管的技術領域，尤其涉及一種測量功率器件C-V曲線的測量電路。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發展，以IGBT和MOSFET為核心的功率變流器在軌道交通、航空航天、工業傳動以及電力傳輸等工業領域得到了廣泛的應用。然而，它們在工業上的大量運用需要建立準確的模型進行仿真分析，來應對在實際運行中可能出現的各種問題。IGBT和MOSFET的寄生電容的是隨直流偏置電壓變化的電容，它們的大小會影響功率器件的開關斷速度，開關損耗，振蕩波形等。只有在精確測量了這些電容的C-V曲線，才能對這些電容進行準確的建模，才能建立完善的功率模塊的模型，使功率器件在變流器設計與應用時更加方便、安全、可靠。目前，測量功率器件寄生電容的大多數是使用B1505A功率器件分析儀直接測量，但是由于儀器本身價格十分昂貴，并且需要復雜的擴展模塊才能完整地測量功率器件的C-V曲線，該方法成本過于昂貴。今年來，還有人提出使用時域反射法TDR進行測量，該方法利用階躍信號發生器對被測器件施加脈沖電壓，觀察和計算輸入電壓波形和反射電壓波形可以求得功率器件的C-V曲線，但是該方法需要頻率高達GHz的探頭，且原理計算復雜，并不實用。還有一種方法是LCR法，也是本實用新型使用的方法，其原理是在被測器件上加上無源電路和直流電壓偏置，利用阻抗分析儀或者LCR電橋直接測量低頻時候的阻抗，求解電容值，從而求得功率器件的C-V曲線。

LCR方法的主要思路是，由于在IGBT等功率器件中，寄生電容之間會互相影響，所以要精確測量單一寄生電容的值需要利用無源器件排除其余寄生電容的干擾。LCR法中使用的阻抗分析儀或LCR電橋無法提供高達300V的直流偏置電壓，所以需要外置直流電壓偏置，并且需要設計隔離方案，將大電壓與儀器隔離。以往的無源電路設計方案都較為簡單，存在一定的安全隱患，并不適用于高壓場合。本實用新型設計了一套C-V曲線測量的無源電路方案，可以有效地實現排除其余寄生電容干擾，實現小信號與大電壓相隔離，并且可靠性高，有多重保護措施防止樣品故障時儀器受損，并可適用于高壓測量環境。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對上述現有技術的不足，提供了一種測量功率器件C-V曲線的測量電路，可以準確測量它們的電壓相關寄生電容隨直流電壓偏置變化的曲線，并且可以應用于測量寄生電容在高壓下的數值。(最好突出測量這個功能)

為實現上述目的，本實用新型采用了如下技術方案：

本實用新型提供了一種測量功率器件C-V曲線的測量電路，包括IGBT的三個端子，所述三個端子分別為集電極C、發射極E、門極G，所述集電極C和所述門極G之間的寄生電容為Cgc，所述發射極E和所述門極G之間的寄生電容為Cge，所述集電極C和所述發射極E之間的寄生電容為Cce；

所述Cgc的測量電路包括第一電路、第二電路和第三電路，所述第一電路包括可變電壓源V1和第一示波器1，所述可變電壓源V1與電阻R2、電阻R5和電阻R1串聯相連接，所述第一示波器1與電阻R3和電阻R4串聯相連接，所述第一示波器1和所述可變電壓源V1并聯相連接；所述電阻R3和所述電阻R4之間接入電容C3，所述電阻R5和所述電阻R2之間接入電容C1；