SiC、GaN作為新一代功率半導(dǎo)體器件，性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)硅器件，可讓功率變換器實(shí)現(xiàn)更高效率、功率密度與更低系統(tǒng)成本，但極快的開關(guān)速度給使用和測量帶來挑戰(zhàn)，測量失誤會直接影響器件評估準(zhǔn)確性、電路設(shè)計性能與安全及項(xiàng)目推進(jìn)速度。其中半橋電路上橋臂器件柵極驅(qū)動電壓VGS的開關(guān)過程與串?dāng)_測量是動態(tài)特性測量的難點(diǎn)，無法使用無源探頭測量，既存在安全風(fēng)險也無法獲得準(zhǔn)確結(jié)果，通常采用高壓差分探頭測量，但是往往測試結(jié)果差強(qiáng)人意。

使用高壓差分探頭對上橋SIC器件開關(guān)過程驅(qū)動信號VGS進(jìn)行測量，其結(jié)果如下：

從上述測得的VGS波形能看出，測量結(jié)果存在兩處明顯問題：一是波形震蕩非常劇烈，震蕩尖峰超出了器件柵極的耐壓范圍，會損害柵極壽命，威脅器件使用安全；二是波形噪聲水平高，整體曲線顯得粗鈍模糊。

使用ZL隔離探頭對上橋SIC器件開關(guān)過程驅(qū)動信號VGS進(jìn)行測量，其結(jié)果如下：

從上圖結(jié)果能夠清晰看出，改用?ZL隔離探頭?測量后，開關(guān)過程中VGS波形的震蕩得到了明顯抑制，震蕩幅度始終控制在器件柵極的耐壓范圍內(nèi)，同時波形也變得干凈清晰。

可見如果始終糾結(jié)高壓差分探頭測出的結(jié)果，只會被錯誤波形誤導(dǎo)，平白耗費(fèi)時間精力,

高壓差分探頭在測試該場景下不適用的主要原因分為兩點(diǎn)：

1、共模抑制比（CMRR）是衡量探頭抗共模信號干擾能力的指標(biāo)，單位為dB，數(shù)值越小抑制能力越強(qiáng)。高壓差分探頭的CMRR會隨信號頻率升高急劇下降，典型產(chǎn)品在1MHz時CMRR為-50dB，1GHz時降至-20dB，難以適配SiC、GaN器件高速開關(guān)帶來的快速共模電壓跳變場景；而隔離探頭在寬頻率范圍內(nèi)CMRR表現(xiàn)優(yōu)異，1MHz時達(dá)-140dB，500MHz時仍保持-70dB，可有效避免共模干擾引發(fā)的波形震蕩。

2、高壓差分探頭前端十幾厘米的長接線，會因電感效應(yīng)引入額外震蕩，還會因天線效應(yīng)接收干擾磁場導(dǎo)致測量錯誤；隔離探頭則通過緊湊的前端連接件，大幅縮短接線長度、減小接線回路面積，從根源上規(guī)避了這些問題，保障測量結(jié)果準(zhǔn)確。

判斷探頭是否適配VGS測試，核心要核查三個關(guān)鍵參數(shù)和一個場景適配性，滿足要求才能保證測試準(zhǔn)確安全：

1、?帶寬滿足要求?：探頭帶寬必須≥被測信號頻率的?5倍?，對應(yīng)公式為：帶寬 ≥ 5 × (0.35 / 信號上升時間)。SiC/GaN器件開關(guān)速度快，要求探頭帶寬至少200MHz以上，否則會導(dǎo)致波形失真、上升沿畸變。

2、?共模抑制比(CMRR)達(dá)標(biāo)?：雙脈沖或半橋測試中，要求CMRR＞120dB，高頻（500M頻段）下也需保證不低于80dB，否則會引入共模噪聲，導(dǎo)致波形震蕩粗鈍。

3、?匹配量程?：高壓側(cè)Vds測試選支持±1500V以上避免擊穿；低壓側(cè)VGS測試±50V保證測試精度。

綜上所述：測試半橋/全橋上管VGS信號?優(yōu)先選隔離探頭??核心優(yōu)勢?：它能實(shí)現(xiàn)電氣隔離，全帶寬內(nèi)共模抑制比可達(dá)120dB以上，高頻段也能維持70dB+，可有效抑制SiC、GaN這類高速器件開關(guān)時產(chǎn)生的快速跳變共模電壓，避免波形震蕩；同時寄生電容通常在1pF以內(nèi)、寄生電感極低，不會引入額外位移電流或電壓振蕩，能真實(shí)還原納秒級開關(guān)速度器件的電壓波形；還能在高干擾環(huán)境下保持測量精度，避免接地回路、高壓泄漏風(fēng)險。

?可選高壓差分探頭（需滿足特定條件）?

?適用場景?：僅在被測信號頻率較低（如低于100MHz）、共模電壓變化較慢的場景下考慮。

?注意要點(diǎn)?：要選擇帶寬≥被測信號頻率5倍的型號，且共模抑制比需＞60dB；同時利用其在線調(diào)零、全量程偏置電壓消除技術(shù)，精準(zhǔn)測量紋波電壓，但需注意它在高頻下CMRR會急劇下降，無法適配高速器件場景。

審核編輯 黃宇