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发布时间: 2019 - 09 - 04
【干货】沧海桑田话抖动(下)原创: 是德科技KEYSIGHT 是德科技KEYSIGHT 今天 上期内容回顾: 01. 抖动研究的源起02. 抖动测试和分析的基本方法和经典理论03. 抖动测试的演进和新挑战(上)▲  点击回顾上期精彩内容上期关于抖动测试的专题介绍,得到了不少测试行业从业者的喜爱。本期继续推出抖动测试的下篇,主要包括如下主题:03. 抖动测试的演进和新挑战(下)04. 影响抖动测试结果和精度的因素05. 从抖动测试到相噪测试——实时示波器的新战场抖动测试的演进和新挑战(下)上期提到,数据中存在XTALK引起ABUJ抖动时频谱法分析RJ产生误差。那么Keysight EZJIT Plus如何解决这一新的问题和挑战呢?在EZJIT Plus软件里增加了Tail Fit方法进行RJ提取,如下图所示:图17  EZJIT PLUS软件里增加Tail Fit法提取RJ这一方法指的就是在实时示波器的抖动分析软件里采用双狄拉克模型法进行RJ提取:图18 Tail Fit法RJ拟合示意图在以往未使用高斯拟合的原因是由于总直方图中的点稀缺,曲线拟合的点数仍然很少,它会给你带来不稳定的结果。下图显示了针对一个数据信号存在和不存在串扰情况下分别采用频谱法和高斯尾部拟合法对比的结果。左边显示的是无串扰情况下分别采用频谱法和高斯法结果相近,右边显示在有串扰情况下,频谱方法得到的RJ明显偏大,采用高斯法后得到的RJ结果就显然回归正常。图19  高斯法和Tail Fit两种方法分别对存在和不存在串扰引起的ABUJ分离差异对比除了采用高斯尾部拟合法外,为了获得更高精度的测量,还可以先关闭相邻通道的串扰源,进行一次抖动测量并记录RJrms结果,打...
发布时间: 2019 - 08 - 28
【干货】沧海桑田话抖动(上)如果要评选电子工程师近20年来的最耳熟能详的专业词汇,眼图和抖动作为孪生姊妹一定在前10之列。所以业界关于抖动的论述和文章也是时常见诸各种媒体和平台。本期微信头条,小K也将就抖动测试做一个专题介绍,本期主要包括如下主题:01. 抖动研究的源起02. 抖动测试和分析的基本方法和经典理论03. 抖动测试的演进和新挑战(上)(本篇共 6000 字左右,预计需要 20 分钟,分时阅读建议浮窗观看。)抖动研究的源起抖动测试最早在上个世纪80年代开始萌芽,HP公司电信网络测试部门-苏格兰科技公司1982年在苏格兰推出了针对PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字体系)的第一个抖动测量仪器,速率高达E3和DS3,之后在1984年推出首批140 Mb / s抖动测试仪之一。在90年代推出针对SONET / SDH抖动测试产品和方案。事实上在同步数字传输体系(SONET/SDH)和通讯系统中引入抖动的概念主要用于评估数据包级的传输延时偏差。因此大家也可以看到经典抖动定义也来自于当年的业界巨擘贝尔实验室。进入90年代以后,随着数字电路系统中的源同步时钟总线的发展,由于外部同步时钟频率渐渐成为瓶颈开始转向嵌入式时钟的串行差分总线,非常典型的就是PCI总线同步时钟频率最高到133MHz就开始转向PCIE1.0 2.5Gbps发展。由此对数字电路系统中的水平时间参数的测量也从传统的Setup/Hold或Skew测量转为水平方向Jitter的测量。在今天,抖动测试除了是很多高速串行总线和标准的一致性测试众多项目中的重要组成部分和内容,同时还是针对系统级传输性能评估的重要方法,以及探究系统问题根源的重要手段。因此对抖动进行深入的探索和研究无论何时都具有深刻的意义和价值。抖动测试和分析的基本方法和经典理论...
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发布时间: 2019 - 08 - 21
如果您需要捕获的信号是低占空比脉冲或猝发信号,并且信号之间有较长的空闲时间(例如封包串行数据),那么配有分段存储器的示波器可以有效地延长时间并提高以较高采样率捕获的串行数据包数量。所有示波器都具有数量有限的采集存储器。您应当知道,示波器的存储器深度决定波形时间和以特定采样率捕获到的串行数据包数量。您可以将示波器的时基设为很慢的时间 / 格设置,以便延长捕获时间间隔并增加串行数据包数量;但是当时基设置超出基于最高采样率下的最大时间间隔时,示波器便会自动降低采样率。在这种情况下,示波器无法提供精确的水平和垂直波形细节(基于示波器的指定带宽和最大采样率)。为什么需要分段存储?如果需要捕获较长时间和更多的串行数据包,同时仍在高采样率下进行数字化处理,只需购买配备更深存储的示波器即可。然而,配有千兆级采集存储器的示波器非常昂贵。如果需要采集的信号在重要波形分段(例如低占空比脉冲或串行数据包猝发)之间具有较长的信号空闲时间,那么具有分段存储器采集功能的示波器是更为经济的解决方案。【捕获时间 = 存储深度 / 采样率】通过将示波器的可用采集存储器划分为较小的存储器分段,分段存储采集模式可以有效地延长示波器的总采集时间。示波器可以在高采样率下,有选择性地针对被测波形的重要部分进行数字化处理。由此,示波器能够以极快的重新准备时间捕获很多的连续单次波形,同时不会错过重要的信号信息。
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面对第三代半导体材料,你准备好了么?

日期: 2019-10-30
浏览次数: 44

面对第三代半导体材料,你准备好了么?

上篇:电动汽车的吃鸡装备

随着电动汽车等行业快速发展,功率器件的春天在逐渐来临。

而第三代半导体材料例如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等功率器件成了新能源汽车行业的新宠,其中碳化硅功率器件已经在多家汽车厂商中获得了应用,GaN功率器件的可靠性也已经达到了车规要求,在不久的将来也会成为商用车中的核心器件


一、电动汽车都有了哪些装备?

例如国外某电动车性能版本百公里加速为3.4秒,可谓秒天秒地。外媒也对该车和传统汽油跑车做了加速对比,结果电动汽车完胜。

这样的成绩是离不开第三代半导体器件的贡献,以Tesla为例,Tesla是第一家使用全SiC功率模块的汽车制造商,可谓第一个吃螃蟹的车厂。特斯拉逆变器由24个电源模块组成,这些电源模块组装在针翅式散热器上。每个模块包含两个SiC MOSFET,采用创新的芯片粘接解决方案,并通过铜夹直接连接在端子上,并通过铜基板散热

国内各家新能源厂商也不甘落后,新能源也成为了国家政策。作为科技部“十三五”新能源汽车专项标志性成果,在2019世界新能源汽车大会上,中车电动重磅展示了基于以上项目的车用SiC电机控制器、车用自主1200V SiC 芯片及模块、车用高温大电流SiC MOSFET双面银芯片技术等最新科技成果。

此外,第三代半导体材料另一大热门氮化镓(GaN)也渐渐通过商业认证,摩拳擦掌。

例如,美国Transphorm Inc.已经宣布,其第三代通过JEDEC认证的高电压GaN平台已通过汽车电子委员会(Automotive Electronics Council)汽车级离散半导体AEC-Q101标准的压力测试。

这一成果标志着该公司实现了第二个获得汽车认证的产品系列。并且,值得注意的是,第三代GaN平台在认证测试期间表现出了最高可靠性,能够在175°C的温度下运行。

另一个消费电子的例子是在我们日常使用的设备手机充电器,第三代半导体材料也是功不可没,例如Anker早在2018年就发布了基于氮化镓GaN元件的充电器,实际体积仅比iPhone 5W原装充电器稍大一些,拥有一个USB Type-C口,支持USB PD快充协议,最高功率为27W。

下面也给各位简单介绍下本文主人公,吃鸡装备:第三代半导体材料。

各位读者,请耐心阅读,本文最后有惊喜


二、新装备为什么这么厉害

半导体产业发展至今经历了三个阶段:

第一代半导体材料以硅为代表;第二代半导体材料砷化镓也已经广泛应用,而第三代半导体是指以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、金刚石、氧化锌(ZnO)为代表的宽禁带半导体材料。

和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点,可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求。

和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有宽的禁带宽度,高的击穿电场、高的热导率、高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,通常又被称为宽禁带半导体材料(禁带宽度大于2.2ev),也称为高温半导体材料面对第三代半导体材料,你准备好了么?


碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等全新宽带隙材料能够支持大电压和高切换速度,在新兴大功率应用领域具有广阔前景

例如,IGBT可以作为众多应用的电子开关,并且其重要性持续增加。在高电压直流偏置条件下 (高达 3 kV),高击穿电压 (达 10 kV)、 大电流 (数千安培)、 栅极电荷以及连接电容表征和器件温度特征和 GaN器件电流崩溃效应测量功能都十分必要, 是推动新器件尽快上市的重要保证


三、面对市场不断更新,你准备好了么?

俗话说的好,严师出高徒,没有严格的测试也无法成就高性能的半导体器件。面对第三代半导体材料的IGBT, MOSFET等功率器件对于高电压,高电流的要求我们又应该怎么做呢?

下面几个测试项目和解决方案是调教第三代半导体器件的良方:

  • 功率器件静态参数测试

  • 功率器件动态参数测试

  • 功率器件On-Wafer参数测试

  • 电力电子器件建模

  • 电力电子电路仿真平台

下面我将一一道来

1.功率器件静态参数测试

面对功率器件高压、高流的测试要求,Keysight可以提供B1505A和B1506A两套测试方案,可以支持晶圆和封装器件全参数测试:

1)测量所有IV参数(Ron、BV、泄漏、Vth、Vsat等)

2)测量高电压3kV偏置下的输入、输出和反向转移

电容

3)支持自动CV测试

4)测量栅极电荷(Qg)

5)电流崩塌测试

6)高低温测试功能(-50°C至+250°C)

面对第三代半导体材料,你准备好了么?

2.功率器件动态测试

随着开关频率的不断增加,器件的开关损耗超过静态损耗成为主要功耗来源,器件的动态参数也成为评估器件性能的重要参数。

相对于器件的静态参数,动态参数主要表征的是器件在开启或关断瞬间的电学特性参数,其主要是寄生电阻和寄生电容在动态应用中,会引起充、放电过程,给电路实际工作带来一些限制同时也决定的器件的开关性能。

例如在毫米波超宽带 PA 测试中,发现测试附件会产生影响,比如毫米波频段使用的线缆和接头,相对于 6GHz 以下的低频段,一般存在更大的线性失真和不平坦性,如果是仪表内置校正方式,也很难应对,但是现场外部校正方式就可以把它们包含在校正数据里面,去除这些部分的影响。

是德科技最新发布的动态参数测试系统PD1500A涵盖的测试包括:

面对第三代半导体材料,你准备好了么?

*标配高温测试功能,温度范围:室温—150°C

可扩展的测试功能

  • 雪崩能量和短路能量的测试

  • GaN相关参数测试(包括Dynamic Ron)

  • 1000A高功率模块测试(2X,4X, 6X 等)

面对第三代半导体材料,你准备好了么?

3.功率器件On-Wafer参数测试

在封装之前, 晶圆上测量可以采集重要的工艺信息, 帮助节省大量的时间和资金,在晶圆上执行大功率器件测试的效率高于封装测量。

然而, 功率器件晶圆上测量必须解决电压与电流问题。B1505A 支持低残余电阻电缆以及能够连接所有常用大功率分析晶圆探头的连接器和适配器。

您可以使用 B1505A 执行此前无法实现的高达 200 A 和 10 kV 的大电流和高电压晶圆上测量, 以及高达 3 kV的晶圆上 IGBT/FET 电容与栅极电荷测量。

并且, B1505A 支持众多晶圆探头互锁机制, 可以确保晶圆上器件测试的安全性








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