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隨著寬禁帶半導體技術的日益普及，需要在高溫和苛刻的電流循環(huán)條件下，對二極管操作進行各種耐久性測試，以評估其性能。毫無疑問，功率電子器件作為基本元器件，將在未來幾年中持續(xù)發(fā)展。而新型碳化硅（SiC）半導體材料更是不負眾望，它比傳統(tǒng)硅材料導熱性更佳、開關速度更高，而且可以使器件尺寸做到更小。因此，碳化硅開關也成為設計人員的新寵。roCednc

碳化硅二極管主要為肖特基二極管。第一款商用碳化硅肖特基二極管十多年前就已推出。從那時起，它就開始進入電源系統(tǒng)。二極管已經升級為碳化硅開關，如JFET、BJT和MOSFET。目前市場上已經可以提供擊穿電壓為600-1700 V、且額定電流為1 A-60 A的碳化硅開關。本文的重點是如何有效地檢測Sic MOSFET。roCednc

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圖1:首款商用SiC MOSEFT-CMF20120D。roCednc

碳化硅二極管

最初的二極管非常簡單，但隨著技術的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了升級的JFET、MOSFET和雙極晶體管。碳化硅肖特基二極管優(yōu)勢明顯，它具有高開關性能、高效率和高功率密度等特性，而且系統(tǒng)成本較低。這些二極管具有零反向恢復時間、低正向壓降、電流穩(wěn)定性、高抗浪涌電壓能力和正溫度系數(shù)。roCednc

新型二極管適合各種應用中的功率變換器，包括光伏太陽能逆變器、電動車（EV）充電器、電源和汽車應用。與傳統(tǒng)硅材料相比，新型二極管具有更低的漏電流和更高的摻雜濃度。硅材料具有一個特性，就是隨著溫度的升高，其直接表征會發(fā)生很大變化。而碳化硅是一種非常堅固且可靠的材料，不過碳化硅仍局限于小尺寸應用。roCednc

檢測碳化硅二極管

本文要檢測的碳化硅二極管為羅姆半導體的SCS205KG型號，它是一種SiC肖特基勢壘二極管（圖2）。其主要特性如下：roCednc

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圖2:羅姆SCS205KG SiC二極管。roCednc

啟和科技的SCS205KG SiC二極管性能穩(wěn)固手機上的二極管，恢復時間短且切換速度快。其官方SPICE模型允許用戶在任何條件下對器件進行仿真。roCednc

正向電壓

首先，我們測量SiC二極管的正向電壓。圖3所示為一個簡單的測試電路及其三維示意圖，以及在不同的工作溫度下，器件數(shù)據手冊中有關正向電壓的相關數(shù)據摘錄。roCednc

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圖3：SiC二極管的正向電壓測試原理圖。roCednc

測試接線圖中，肖特基SCS205KG SiC二極管與一個阻值約6.7歐姆的電阻串聯(lián)，以允許5 A的電流通過電路。其電源電壓設置為36V。為了更好地優(yōu)化功耗和散熱性能，我們使用了十個并聯(lián)的67歐姆電阻，以模擬單個6.7 ohm電阻。每個電阻的功率必須至少為20W。肖特基二極管SCS205KG的數(shù)據手冊中明確了在各種工作溫度下器件兩端的電壓值：roCednc

If=5A, Tj=+25℃: 1.4 VroCednc

If=5A, Tj=+150℃: 1.8 VroCednc

If=5A, Tj=+175℃: 1.9 VroCednc

這些數(shù)據說明了二極管兩端的電壓高度依賴于溫度。因此，設計人員必須盡可能地抑制這種電壓波動，以免影響最終的系統(tǒng)性能。我們使用如下的SPICE指令，在0℃至200℃的溫度范圍內進行直流掃描仿真，以測量功率二極管兩端的電壓：roCednc

DC temp 0 200 25roCednc

仿真結果返回了在不同溫度下二極管上的電壓值，這些數(shù)據完全符合器件數(shù)據手冊中提供的指標。其中紅色框中包含了文檔中報告的測試溫度。roCednc

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表1：溫度與測得電壓值。(麻煩將制作成表格形式)roCednc

如圖4所示，隨著溫度的變化，綠色曲線表示二極管陽極上固定的36 V電壓，黃色曲線表示陰極上的電壓變化。其電位差構成了“正向電壓”。由于陽極和陰極的電壓之間存在代數(shù)差，從圖中可以觀察到器件上存在電位差。該測試必須在幾秒鐘內完成。roCednc