麦科信光隔离探头在碳化硅（SiC）MOSFET动态测试中的应用

碳化硅（SiC）MOSFET 是基于宽禁带半导体材料碳化硅（SiC）制造的金属氧化物半导体场效应晶体管，相较于传统硅（Si）MOSFET，具有更高的击穿电压、更低的导通电阻、更快的开关速度以及更优异的高温和高频性能。

案例简介：SiC MOSFET 的动态测试可用于获取器件的开关速度、开关损耗等关键动态参数，从而帮助工程师优化芯片设计和封装。然而，由于 SiC MOSFET 具备极快的开关特性，测试过程中对测量系统的寄生参数提出了更高要求，寄生电感、电容等因素可能影响测试精度，需加以优化和控制。

测试实例

被测器件：C3M0075120KSiC MOSFET

测试点位：SiC MOSFET漏源电压和栅极电压

测试难点：普通无源探头和常规差分电压探头的寄生参数较大。由于SiC MOSFET具有极快的开关速度（高dv/dt），探头的寄生电感和寄生电容会与测试电路耦合，导致测得的电压信号出现明显振荡或过冲。同时，探头的寄生电容可能引入位移电流，使被测电流信号叠加额外的寄生电流，影响测量准确性。

测试效果评估

搭建了一套动态测试平台用于评估SiC MOSFET的开关特性。测试平台采用C3M0075120K 型号的 SiC MOSFET，并配备 C4D10120A 续流二极管。栅极驱动芯片 UCC 21520 负责控制 SiC MOSFET 的开关过程。

为确保测量精度，漏源电压和栅极电压采用光隔离电压探头（Micsig MOIP200P）进行测量，该探头具有200 MHz带宽、180dB的高共模抑制比，且寄生电容仅1pF，有效降低测量误差。漏源电流则使用钳式电流探头（Hioki 3276），其100MHz带宽可满足测试要求。此外，为保证测量同步性，电压与电流探头均经过校准电路进行时间对齐。

图中的波形从上往下依次为栅极电压Vgs、漏源电压Vds和漏源电流Ids。在测试过程中，SiC MOSFET 具有极快的开关速度，可在十几纳秒内完成开关转换。然而，由于高速开关过程中产生的电磁干扰（EMI），测量结果可能受到影响。

光隔离探头凭借其高共模抑制比，能够准确捕捉信号细节，即使在高干扰环境下仍能提供清晰、可靠的波形数据。此外，光隔离探头的超低寄生参数不会额外引发波形振荡，测试中观察到的振荡主要由功率回路的寄生电感引起，属于正常现象。通过对比电压和电流波形的时序关系可以看出，测得的开关电流中几乎不包含额外的寄生电流，这得益于光隔离探头低至 1 pF 的寄生电容，大幅降低了测量误差，确保了测试结果的准确性。

客户反馈

在SiC MOSFET的纳秒级开关动态测试中，探头180dB的共模抑制比有效抑制了高频EMI干扰，测得栅极电压（Vgs）与漏源电压（Vds）波形无畸变，与理论仿真结果高度吻合。1pF的寄生电容使测量系统引入的额外电流误差可忽略，显著优于传统差分探头，为开关损耗计算提供了可靠数据基础。

案例价值总结：
传统测试痛点：
1.寄生参数干扰：
普通差分/无源探头的高寄生电容（通常10~50pF）导致位移电流叠加，破坏电流信号真实性；高寄生电感引发电压振荡，掩盖真实开关波形。

2.共模干扰敏感：
传统探头CMRR低（典型值<60dB），易受SiC MOSFET高速开关产生的高频EMI影响，造成波形畸变，严重者会导致炸管。
光隔离探头的改进：

1.低寄生参数设计：
1pF寄生电容几乎不引入位移电流，180dB CMRR有效抑制共模噪声，确保纳秒级信号的真实捕捉。

2.光传输抗干扰优势：
通过光纤传输信号，彻底隔离地环路干扰，解决传统探头因地电位差导致的信号失真问题。

从单点突破到系统革新

光隔离探头在SiC MOSFET测试中的应用不仅解决了单点测量难题，更通过高精度数据链打通了“芯片设计-封装-系统应用”全环节，成为宽禁带半导体产业升级的关键使能技术。其价值已超越传统测试工具范畴，向行业基础设施演进，为电力电子从“硅时代”迈向“碳化硅时代”提供底层支撑。

相关研究：L.Zhang,Z.Zhao,R.Jin,etal,"SiCMOSFETTurn-OffMeasurementWithAir-CoreInductorDesignandRCSnubberCorrection,"inIEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement,vol.74,pp.1-13,2025,Artno.1005013,doi:10.1109/TIM.2025.3545173.