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LG8111边缘AI SoC采用CEVA-XM4视觉DSP提升智能家电的性能和功能

全球领先的无线连接和智能感知技术及共创解决方案的授权许可厂商CEVA, Inc.(纳斯达克股票代码：CEVA) 宣布LG电子已经获得授权许可，在其边缘AI 系统级芯片(SoC) ‘LG8111’中部署使用CEVA-XM4智能视觉 DSP，以推进新一代智能家电的用户体验。LG已于2023年1月5日至8日举办的CES 2023展会上展示由全新边缘AI SoC和ThinQ.AI平台驱动的突破性MoodUP™ 冰箱。

CEVA-XM4智能视觉DSP支持了智能家电中利用计算机视觉处理的一系列新功能和应用。。而且，通过在应用中结合CEVA驱动的计算机视觉与LG的设备上AI处理功能，LG8111能够提供真正符合其品牌和承诺的用户体验，带来更美好的家庭生活。

LG智能解决方案TP负责人Woonsuk Chang评论道：“LG一直寻求将用户体验提升到全新的水平，而我们的LG8111 边缘AI SoC则是ThinQ.AI平台的理想处理器，可以助力智能家用电器。CEVA-XM4智能视觉DSP在SoC内提供了先进的计算机视觉和成像功能，从而在我们的产品中实现了由摄像头赋能的一系列功能。”

CEVA副总裁兼视觉业务部门总经理Ran Snir表示：“我们很荣幸看到CEVA-XM4 DSP获得LG用于其最新的边缘AI SoC中。智能家居为边缘人工智能的付诸应用提供了巨大的机会，拥有无限的创新可能，可以利用摄像头来改善用户体验，实现嵌入式视觉和人工智能。我们期待看到LG及其ThinQ.AI开发者网络借助智能视觉和AI推进智能家电的发展。”

CEVA计算机视觉和深度学习平台系列帮助设计人员在严苛的功率和成本限制下为嵌入式视觉设备带来先进的人工智能功能。这些全面的、可扩展的、集成的硬件和软件平台采取创新的整体式方法来应对边缘设备中的计算机视觉和深度学习挑战。这些完备的平台产品可让开发人员有效地利用神经网络和机器视觉的性能，用于智能手机、自动驾驶汽车、监控、机器人、无人机和其它带摄像头的智能设备。如要了解有关CEVA用于边缘AI的平台和处理器的更多信息，请访问公司网页

https://www.ceva-dsp.com/app/imaging-computer-vision/ 。

CEVA参加CES 2023展会

CEVA已于2023年1月5日至8日在美国内华达州拉斯维加斯举办的CES 2023展会上展示各种最新技术和CEVA驱动产品。

关于CEVA公司

CEVA 是排名前列的无线连接和智能传感技术以及共创解决方案授权商，旨在打造更智能、更安全、互联的世界。我们为传感器融合、图像增强、计算机视觉、语音输入和人工智能应用提供数字信号处理器、人工智能处理器、无线平台、加密内核和配套软件。这些技术与我们的 Intrinsix IP集成服务一起提供给客户，帮助他们解决复杂和时间关键的集成电路设计项目。许多世界排名前列的半导体厂商、系统公司和 OEM利用我们的技术和芯片设计技能，为移动、消费、汽车、机器人、工业、航天国防和物联网等各种终端市场开发高能效、智能、安全的互联设备。

我们基于 DSP 的解决方案包括移动、物联网和基础设施中的 5G 基带处理平台；摄像头设备的高级影像技术和计算机视觉；适用于多个物联网市场的音频/语音/话音应用和超低功耗的始终开启/感应应用。对于传感器融合，我们的 Hillcrest Labs 传感器处理技术为耳机、可穿戴设备、AR/VR、PC机、机器人、遥控器、物联网等市场提供广泛的传感器融合软件和惯性测量单元 (“IMU”) 解决方案。在无线物联网方面，我们的蓝牙(低功耗和双模)、Wi-Fi 4/5/6/6E (802.11n/ac/ax)、超宽带(UWB)、NB-IoT和GNSS 平台是业内授权较为广泛的连接平台。

关注CEVA微信订阅号，请搜寻 “CEVA-IP”。

Teledyne e2v（隶属于Teledyne Technologies [NYSE: TDY]）发布新款飞行时间（ToF）CMOS 图像传感器Hydra3D+，像素分辨率为 832 x 600，为多功能 3D 检测和测量量身定制。

Hydra3D+ 是首款适用于任何光照条件、无运动伪影的 ToF CMOS 传感器

Hydra3D+ 采用 Teledyne e2v 专有的 CMOS 技术，具有全新的 10 μm three-tap 像素，传输速度飞快（最快 10 ns），在 NIR 波长下显示出高灵敏度，以及出色的解调对比度。这种精确的功能组合使该传感器能实时工作而不产生运动伪影（即使场景中有快速移动的物体），并在段工作距离且具备出色的时域噪声，此特性对于拾放、物流、工厂自动化和工厂安全等应用至关重要。创新性的片上多系统管理功能使其可应用于多个有源系统，不会受到干扰，因此不会错误测量。

Hydra3D+ 出色的灵敏度能有效管理照明功率，在宽广的反射率范围下都能保持稳健。芯片的高分辨率、强大的片上 HDR、即时灵活配置的特点，能够在距离范围、物体反射率、帧率等应用层级参数之间达到理想平衡。因此它同样非常适合中长距离及（或）室外应用，例如自动导引车、监控、ITS 和建筑施工。

此传感器专为寻求即时和灵活的3D 检测的客户精心设计，可提供高质无损的3D性能。其紧凑型传感器可进行 2D 和 3D 大视野场景拍摄，系统极具性价比。

Teledyne e2v 3D 成像营销经理 Ha Lan Do Thu 介绍：“目前，许多飞行时间传感器受运动伪影的影响，无法在不断变化的工作环境下即时发挥性能。而我们的客户用 Hydra3D+ 可轻松进行可靠的 3D 测量，享受高等级的 3D 性能，在所有距离范围和环境下，甚至在多套系统运作亦或户外环境下，皆能以2D 和 3D 模式提供毫无减损的图像品质。”

现可按需提供文档、样品和开发工具。我们还提供几种专有的建模工具，支持客户评估 Hydra3D+ 的操作。
关于 Teledyne e2v

Teledyne e2v 的创新引领着医疗保健、生命科学、太空、交通运输、国防和安全以及工业市场的发展。 Teledyne e2v 的独特方法包括了解其客户的市场和应用挑战，并与他们合作提供创新的标准、半定制或完全定制的成像解决方案，为他们的系统带来更多价值。
如需更多信息，请访问imaging.teledyne-e2v.com

作者：意法半导体Giusy Gambino

今天，车企正在加快汽车技术创新步伐，开发出了电动汽车、网联汽车、自动驾驶汽车、共享汽车等全新的汽车概念。汽车电动化和数字化的大趋势包括区域控制架构、功率芯片驱动数字化、电池管理系统、功率电子和电源/能源管理。电控单元 (ECU)对更大功率、更高安全性的需求日益增长，推动系统设计人员去开发智能配电解决方案。

智能配电概念是一项非常成熟的技术，已经被传统燃油车配电解决方案所采用。智能配电子系统开始用于开发高可靠性、高能效的配电解决方案，这极大地影响了 ECU电控单元中的配电概念，意味着传统保险将被固态保险取代。当超高电流尖峰引起额外的电压应力时，固态保险可以保护系统，同时还可预防失效和误操作。风险一旦抗过去，配电系统就会重新启动，而无需更换任何电子单元或保险丝。

意法半导体全新的STPOWER STripFET F8 40V系列完美满足汽车行业对电子保险(eFuse)方案的线性模式工作耐变性和能源管理的严格要求。

汽车配电系统

采用新的智能配电系统取代集中式配电架构是汽车配电系统的主要发展趋势，集中式配电架构是将电能从电池分配到各个负载系统，配电装置包括起到过载保护作用的中央继电器和保险盒。智能配电系统采用分布式架构，包含多个通过本地互连网络(LIN)或控制器局域网(CAN)相互通信的小配电中心。这种模块化方法允许在车辆上实现区域控制架构，大幅减少线束的连接数量，从而优化系统成本和重量，改进电气性能。

智能配电模块又称电子保险(eFuse)，较传统配电方案有很大的优势，能够实时交换数据信息，可以增强系统诊断和保护功能。此外，固态开关可以最大限度减少配电系统的功率损耗，从而提高汽车的燃油效率，减少二氧化碳排放量。最后，电子保险提高了系统可靠性，满足了市场对汽车安全的严格要求。图1所示为汽车智能配电系统的框图。

图1汽车智能配电系统.

eFuse智能开关集成了控制电路和功率开关，其中，控制电路连接微控制器。如果是高限流大功率汽车配电系统，还需另选用高耐变性、低导通电阻的功率 MOSFET 作为外部功率开关。

功率开关选型标准

在导通线性模式下的耐变性和关断时的耐雪崩性是选择外部功率开关的两个重要的参考数据，这些参数特性在优化大电流配电系统过程中起着关键作用。

下文全面分析了电动助力转向(EPS)系统中的eFuse 智能开关，开关的总电流最高160A，持续时间约40 秒，暂停 10 秒，连续测量6次，然后讨论四个并联的功率 MOSFET，为确保电池和负载之间是双向保护，四个管子采用双背靠背配置(图 2)：

图2： eFuse智能开关

开关之间插入的分流电阻(R_shunt)是用于实时检测支路电流，如果电流意外增加，则关断开关，关闭系统。该电阻还把反馈信号送到控制器，使其对MOSFET的栅源电压(V_GS)进行相应的调整，将电流限制在目标值，保持电流恒定。

1.线性模式耐变性

该配电系统必须在导通时提供一个恒定的电流，为电控单元的大容量电容器软充电，从而限制浪涌电流，并防止任何电压尖峰出现，这是功率开关在线性模式下的工作条件。

我们用一个专用基准测试方法对STL325N4LF8AG做了测试，测量波形如图 3 所示：

图 3. 软充电期间的 MOSFET 基准测试

在上述条件下，该MOSFET 能够耐受充电时间长达700ms的线性模式工作条件。因此，必须检查该器件的安全工作区(SOA)，验证这个工况有安全可靠保证。STL325N4LF8AG 的理论 SOA 曲线如图 4 所示：

图 4. STL325N4LF8AG的理论安全工作区

不过，热不稳定性会显著降低MOSFET 的电流处理能力，严重影响开关的性能，这种现象被称为 Spirito 效应，是由硅片上的电流分布不均引起的。在热系数零点(ZTC)以下，如果芯片上出现局部温度高于其余部分，这个区域将消耗更多的电流，耗散更多的功率，结果局部高温变得更高，这个过程最终会导致热失控和 MOSFET击穿，三个电极短路。烧痕会出现在芯片中心附近和芯片键合结构附近。

此外，观察发现，功率脉冲越宽，热点出现得越频繁。当时间脉冲10ms时，Spirito 效应发生在V_DS 约2V处，当时间脉冲1ms时，Spirito 效应发生在V_DS 约4V处，而直流操作在任何电压下都受限于热不稳定性，如图 5 所示：

图 5.性能降低的 STL325N4LF8AG安全区

我们仔细比较了理论SOA曲线在稳态条件下(最坏情况)与有Spirito 效应的性能降低的安全区曲线，如图 6 所示：

图 6. DC SOA 曲线比较

将Spirito 效应考虑在内，当V_DS 是10V时，STL325N4LF8AG 在直流操作下可以处理的最大电流从理论上的 19A 急剧下降到 1A。

假设 700ms 相当于稳态工作条件，则可以在SOA 的降额直流曲线上体现与 ECU 大容量电容器预充电阶段相关的线性模式工作条件。MOSFET可以处理的功率平均值可以用下面的公式 1算出：

    P_D = I_D x V_{DS_(mean)} = 1.7 x (15 : 2) = 1.7 x 7.5 = 12.75 W                  (1)

其中：P_D 是预充电阶段的耗散功率；

           I_D是 MOSFET的恒定漏极电流；

           V_{DS_(mean)} 是充电期间MOSFET漏极电压的平均值

线性模式点是SOA的安全区域内，因此，STL325N4LF8AG 具有避免热失控所需的耐变性。

图 7详细比较了STL325N4LF8AG与一个主要竞争对手的等效AEC Q101 MOSFET(等效封装，相同的击穿电压和导通电阻)的 SOA 曲线：

图 7. STL325N4LF8AG 和竞品的 SOA 比较

从 1ms脉冲时间开始，STripFET F8 MOSFET表现出更宽的 SOA 区和更高的裕度，尤其是在 10ms 时。

比较7.5V直流曲线，可以得到以下数值：

• STripFET F8 的MOSFET，I_D = 1.9A;

• 竞争对手的MOSFET ，I_D = 1.8A.

因此，STripFET F8 MOSFET表现出良好的稳态性能和高线性模式操作耐变性，与竞品旗鼓相当。

2.耐雪崩性能

在关断时，电流会持续几微秒，这会将大量电能注入eFuse和功率开关。

事实上，连接主电池和最终应用控制板的线束因寄生杂散电感而产生高阻抗，这会产生一个持续的电压尖峰，将MOSFET 引向雪崩区域。

在关断时，eFuse的失效模式与 MOSFET 漏源结的击穿有关。

在电动助力转向系统中，在漏极和源极两个连接线路上都有大致7µH 的杂散电感，然后，考虑用下面的测试电路(图 8)测试关断状态的MOSFET：

图 8. MOSFET 关断测试电路原理图

测试条件与单功率开关的电流分布相关，如图 9 所示：

图9. 单功率开关的电流分布

关断时，MOSFET 进入雪崩模式，漏源电压最大值达到47.2V，高于击穿电压。在这种情况下，器件必须耐受16.8mJ的持续时间(t_AV) 20µs 的单脉冲雪崩能量(EAS)，如图 10 所示：

图 10. MOSFET雪崩耐量基准测试

如果工作温度保持在绝对最大额定值175⁰C以下，这个雪崩状况对于 MOSFET就是安全可靠的。

在这种情况下，t_AV 为20µs 的 E_AS 能量决定了由公式 2得出的耗散功率(PD)：

根据数据表，用公式 3计算t_AV为 20µs的热阻值：

    Z_th = K (@ 20µs) x R_thJC = 0.023 x 0.8 = 0.018 ⁰C/W       (3)

然后，温度变化 (T)由 (Eq. 4) 得出：

    T = P_D x Z_th = 15 ⁰C                                   (4)

因为初始结温 (T_{J_in})为 25⁰C，所以雪崩工况下的工作温度(T_{J_oper})变为 (公式5)：

    T_{J_oper} = T_{J_in} +  T)= 25 + 15 = 40 ⁰C                     (5)

因此，STL325N4LF8AG可以安全地处理eFuse中的放电能量。

表1详细比较了意法半导体STL325N4LF8AG与主要竞争对手的等效 AEC Q101 MOSFET的雪崩耐量。

表1. 意法半导体产品与竞品的雪崩耐量比较

意法半导体在STripFET F8 技术中引入的创新沟槽结构，不仅大大提高了开关性能，而且还提高了耐雪崩能力，让MOSFET变得更加安全可靠。

结论

实验数据表明 STL325N4LF8AG 可以耐受eFuse应用的电压应力状况，同类一流的性能使 STripFET F8 MOSFET 成为为苛刻的大电流汽车应用开发安全可靠的汽车配电系统的理想选择。

参考文献

[1] R. Bojoi, F. Fusillo, A. Raciti, S. Musumeci, F. Scrimizzi and S. Rizzo, "Full-bridge DC-DC power converter for telecom applications with advanced trench gate MOSFETs", IEEE International Telecommunications Energy Conference (INTELEC), Turin 2018.

[2] S. Musumeci, F. Scrimizzi, G. Longo, C. Mistretta and D. Cavallaro, “Trench-gate MOSFET application as active fuse in low voltage battery management system”, 2^nd IEEE International Conference on Industrial Electronics for Sustainable Energy Systems (IESES), 2020.

[3] G. Breglio, F. Frisina, A. Magrì and P. Spirito, “Electro-thermal instability in low voltage power MOS: experimental characterization”, IEEE ISPSD, Toronto 1999.

作者：高远，泰科天润应用测试中心总监，第三代半导体产业技术创新战略联盟产业导师，泰克科技电源功率器件领域外部专家。

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碳化硅功率器件作为新一代功率半导体器件，以其优异的特性获得了广泛的应用，同时也对其动态特性测试带来了挑战，现阶段存在的主要问题有以下三点：

• 第一点是，都讲碳化硅器件动态特性测试很难，但动态特性到底包含哪些，测试难点是什么？并没有被系统地梳理过，也没有形成行业共识。

• 第二点是，得到的测试结果是否满足需求，或者说“测得对不对”，还没有判定标准。这主要源自大部分工程师对碳化硅器件动态特性还不够了解，不具备解读测试结果的能力。

• 第三点是，芯片研发、封装设计与测试、系统应用等各个环节的人员之间掌握的知识存在鸿沟，又缺乏交流，会导致测试结果能发挥的作用非常有限，同时下游的问题不能在上游就暴露并解决，对加快产业链闭环速度造成负面影响。

Part 1：碳化硅器件动态特性

提到动态特性，大家的第一反应一定是开关特性，这确实是功率器件的传统核心动态特性。由于其是受到器件自身参数影响的，故器件研发人员可以根据开关波形评估器件的特性，并有针对性地进行优化。另外，电源工程师还可以基于测试结果对驱动电路和功率电路设计进行评估和优化。

当SiC MOSFET应用在半桥电路时就会遇到串扰问题，可能会导致桥臂短路和栅极损伤。SiC MOSFET的开关速度快、栅极负向耐压能力差，使得串扰问题是影响SiC MOSFET安全运行的棘手问题和限制充分发挥其高开关速度的主要障碍之一。所以我们认为串扰特性应该算作碳化硅器件动态特性的一部分，这既能体现开关过程的影响，又能体现现阶段碳化硅器件相对于硅器件的特殊性。

最后，在整流输出和MOS-Diode桥式电路中往往都会出现SiC Diode或SiC MOSFET体二极管的反向恢复过程，发生反向恢复也是与开关过程伴生的，也是功率二极管的传统核心动态特性。

综上所述，碳化硅器件的动态特性应该包含开关特性、串扰特性和反向恢复特性三个部分。串扰和反向恢复是与开关过程伴生的，这也就意味着，碳化硅动态特性的三个部分可以采用统一的测试方法，即双脉冲测试。

双脉冲测试采用的是电感负载半桥电路，右边是测试波形示意图。可以看到，驱动电路向QL发送双脉冲控制信号，各个波形都呈现出两个脉冲的形态，故称之为双脉冲测试。QL在t2时刻开通，t3时刻关断，此时可以观测到QL的关断过程和QH的关断串扰。QL在t4时刻再次开通，此时可以观测到QL的开通过程和QH的开通串扰和反向恢复。

开关波形包括栅源极电压VGS、漏源极电压VDS、漏源极电流IDS。基于得到的开通和关断波形，可以获得很多开关特性的参数，包括：开关延时、开关时间、开关能量、开关速度、开通电流尖峰、关断电压尖峰。根据陪测管类型和被测器件的位置，可以得到四种测试电路，根据需求和实际应用情况选择即可。

开关特性受到多方面因素的影响，包括器件参数、外围电路和工况等。这对我们有两点启发：第一是，器件研发人员可以将开关过程测试结果和器件其他参数综合在一起进行评估，对器件参数的优化有指导意义；第二是，即使是同一型号的器件，其开关特性并不固定不变的，这也就是为什么在不同的测试平台上测得的结果差异很大，往往与规格书上的数值也存在很大偏差。

反向恢复波形包括端电压VF、端电流IF。基于得到的反向恢复波形，可以获得的反向恢复特性的参数包括：反向恢复时间、反向恢复电流、反向恢复电荷、反向恢复能量。与开关特性一样，有四种反向恢复特性测试电路，器件参数、外围电路和工况也同样会影响其反向恢复特性的测试结果。

串扰波形包括栅源极电压VGS，而漏源极电压VDS、漏源极电流IDS能够辅助串扰过程的分析。基于得到的串扰波形，可以获得的串扰特性的参数是串扰正向和负向尖峰。由于串扰只发生在MOS-MOS半桥电路中，故只有两种测试电路，与开关和反向恢复测试电路不同。而串扰特性也同样受到了器件参数、外围电路和工况的影响。

Part 2：测试需求及对测试结果的要求

现阶段遇到的一个难题是“如何判断测试结果是否符合要求”，而要求一定来自具体的测试场景和测试需求。需要进行碳化硅器件动态特性测试的场景非常多：在器件厂商，在进行产品调研分析、工程样品验证、规格书制作时需要测试；在封装厂商，在进行封装设计、出厂测试、裸片筛选时需要测试；在系统应用厂商，在进行来料检测、器件认证、器件选型、损耗计算、驱动设计、功能调试时需要测试；在科研机构，无论是做器件研究还是应用研究，也都需要进行测试。可以说，碳化硅器件的动态特性测试横跨产业和学术领域、涵盖器件产业链的各个环节、贯穿器件完整生命周期，从这一点上也能够看出其具有重要意义。

在针对每一个测试需求给出对测试结果的要求之前，我们先回到测量的本质要求，即准确度和精确度。测试结果越接近芯片上的实际值，即上方的红点越接近圆心，则其准确度越高。相同的测试条件下进行多次测量的一致性越好，即上方的红点越集中，则精确度越高。按照准确度和精确度，可分为四种情况。低准确度、低精确度和高准确度、低精确度的测试结果毫无价值；低准确度、高精确度比较容易达到，这样的测试结果适合用于考察器件的一致性；高准确度、高精确度的测试结果可用于器件特性分析、损耗计算、封装设计、串扰抑制研究。

在关注动态过程时，准确度的优先级更高；在关注器件参数一致性时，精确度的优先级更高。研发、应用、生产对动态测试的要求依次从高到低降低。

根据前面的分析，表格中给出了各产业环节中的不同测试场景需要进行的碳化硅器件动态特性测试项目及相对的要求高低，星号越多则要求越高。

在器件研发、功率模块设计以及学术研究时，非常关注动态特性的过程，对波形的形态和幅值斤斤计较，故要求最高，准确度和精准度的要求都是5颗星。而在出货测试和来料检验时，只要测试足够稳定、偏差很固定，测试结果在给定的范围内即可，其要求最低，精确度和精准度的要求都是1颗星。在使用SiC MOSFET时，串扰问题的影响非常大，则对其准确度的要求是5颗星。其他场景就不再一一列举了。

Part 3：测试技术面临的挑战

双脉冲测试系统的结构很简单，主要部件包括测试电路、负载电感、信号发生器、辅助电源、直流电源、示波器、电压探头以及电流传感器探头。测试技术的挑战最终都可以转化为对测试系统中各个部件的要求。测试电路的作用是向被测器件提供运行条件，确保其工作在正确的工况下。测试电路是否满足要求的评判标准是在确定测量环节无误和被测器件特性正常的情况下，测得波形不存在异常，如关断电压尖峰超过器件电压等级、器件误导通、出现不符合理论的震荡等等现象。

这就需要测试电路在以下几点进行优化：主功率回路电感需要尽量小，以免关断电压尖峰超过器件耐压值而导致器件损坏；驱动回路电感需要尽量小，以免发生不必要的驱动波形震荡；驱动电路需要能够方便地进行改变参数，其电流输出能力需要满足要求，同时需要考虑增加各类保护功能；负载电感需要做到电阻小、等效并联电容小；母线电容需要控制在合理范围内。

测量仪器的作用是获取被测器件上所关注的电压和电流波形。测量仪器是否满足要求的评判标准是在测试电路符合要求、被测器件特性正常、测量仪器使用方法正确的情况下，测量结果满足此时测试需求对测试结果的要求。因为是没有绝对真实值作为评判标准，只能通过正确选择仪器类型和指标，采用正确的使用方法和连接方式，尽量避免由测量仪器导致的偏差，同时通过分析波形的主要特征的合理性进行判断。

下边给出的波形说明了选择合适的测量仪器重要性。例如，测量电流时，使用罗氏线圈测得的波形相比于使用同轴电阻测得的波形，上升速度慢、幅值也偏低，这就是罗氏线圈的带宽过低，不能满足碳化硅高开关速度的需求。测量上桥臂器件驱动波形时，采用高压差分探头测得的结果呈现出欠阻尼和过阻尼的状态，只有采用光隔离探头才得到方波状驱动波形，这是由于光隔离探头具有更高的共模抑制比，适合测量含有高压高速跳变的共模电压的驱动波形。

另外一个没有形成共识，但受到大家关注的就是双脉冲测试参数如何设定。不同规格的器件，测试条件不同，参数设定自然不同，但依然可以提出一些原则。

双脉冲型号宽度有第一脉宽τ1、第二脉宽τ3、脉冲间隔τ2。它们的时长下限都是需要满足波形震荡完全结束，以能够完整观测波形，且不影响接下来的动态过程。第一脉宽τ1的上限制约条件是母线电压跌落小，器件自发热少。脉冲间隔τ2的上限制约条件是电流跌落在要求范围内。第二脉宽τ3的上限制约条件是电流不会过高导致关断电压尖峰过高。

这里需要注意的是，第一脉宽τ1时长可由测试电流、负载电感、测试电压确定。母线电容的最小值由负载电感、测试电流、母线电压、允许的母线电压跌落比例确定。负载电感由脉冲间隔τ2、续流二极管压降、测试电流、允许的测量电流跌落比例确定。由此可见，第一脉宽τ1、脉冲间隔τ2、母线电容、负载电感、测试电压和电流之间是互相制约的，这也使得确定双脉冲测试参数的过程会比较复杂。

Part 4：测试点间寄生参数的影响

最后一个问题是有关测量准确度的，也是我们一直忽略的问题，那就是测量点间寄生参数的影响。

SiC MOSFEF分立器件最常见的封装形式是TO-247-4PIN和TO-247-3PIN，通过其内部结构图可以看出，两者的差异是TO-247-4PIN有一根专用于驱动的KS引脚，实现了主功率回路和驱动回路的解耦，而TO-247-3PIN是主功率回路和驱动回路共用S引脚。

在测量分立器件电压时，电压探头只能夹在引脚上，那么一部分引脚、bonding线、SiC MOSFET芯片内部栅极电阻都被包含进了电压测量点之间。我们通过下边的等效电路就可以看出它们的影响了。需要注意的是VGS是CGS的端电压，是用于做分析时实际所需要的驱动波形，是真正有用的信号，VGS(M)是我们能测得的结果，它们之间存在寄生参数，VDS和VDS(M)同理。而驱动电流IG、负载电流IDS会在这些寄生参数上产生压降，也被电压探头测得，与芯片上的真实信号相加，共同构成了测量结果。

可以很容易得到测量值与真实值之间的关系，如下边的公式所示。需要注意的是，TO-247-4PIN和TO-247-3PIN受寄生参数的影响的不同在于，TO-247-3PIN器件电压测量结果会受到IDS在S极封装寄生电感上产生的电压的影响，而TO-247-4PIN器件不会。其原因就是刚刚提到的两者结构上的差异。

对于功率模块，电压探头同样只能接在模块的端子上，不能直接接触芯片。这里有四个功率模块，打开其外壳可以观察到其内部结构。可以看到，从芯片到模块端子有金属走线和bonding线，距离端子越远的芯片，走线越长。另外，为了避免并联的芯片之间发生栅极震荡，会额外给每颗芯片单独增加一颗栅极电阻。以上这些电感和电阻上的电压也都会被计入测量结果中。

首先来看一下寄生参数对开关特性的影响。实线为芯片上真实值，虚线为测量结果，可以看到实线和虚线具有明显差异。

在开关过程之初，VGS虚线测量结果在一开始呈现几乎垂直变化，而不是CR充放电过程；在开通过程，当VGS虚线测量结果超过阈值电压时，仍然没有电流流过；在关断过程，当VGS虚线测量结果低于阈值电压，IDS仍然很高。这些都是与理论严重不符的，足以证明VGS虚线测量结果的错误。而对于TO-247-3PIN器件，VGS虚线测量结果出现一个向上的尖峰，使用过3PIN器件的工程师一定被这个尖峰折磨过，担心其影响器件栅极的安全。但这个尖峰并不存在于芯片上，是由于IDS快速上升在S极封装寄生电感上产生的电压的被误计入了。

由此可见，由于寄生参数的影响使得测得的波形偏离了真实的波形，如果基于错误的测量结果进行开关过程分析、损耗计算、安全判定，那就把会把我们带进沟里。

现在我们来看一下寄生参数对串扰特性的影响。对于TO-247-4PIN器件，VGS虚线测量结果总是低于VGS实线芯片真实值。也就是说，测量结果低估了串扰的严重程度。对于TO-247-3PIN器件，VGS虚线测量结果与VGS实线芯片真实值之间存在巨大偏差，存在非常夸张的震荡，按VGS虚线测量结果分析，既会发生桥臂直通，也会发生栅极击穿。

由此可见，由于寄生参数的影响，错误的测量会使我们对串扰情况做出误判，而TO-247-3PIN器件更为严重。这也是更加推荐使用TO-247-4PIN器件的原因，测得的开关和串扰波形与芯片真实值的偏差不会像TO-247-3PIN器件那么离谱。

测量结果是否接近芯片上的真实值，属于测量准确度的一方面。当我们关注开关过程、串扰的绝对值时，就需要尽量排除掉寄生参数的影响，获得芯片上真实的波形。

最后，我们再回到准确度和精确度上来。在为了获得更靠谱的碳化硅器件动态过程波形的道路上，广大工程师和科研工作者做了很多努力：提高测量系统带宽、提高探头共模抑制比、改善测量连接方式都是在准确度上做工作；提高测量仪器稳定性、提高硬件电路稳定性、提高测试点连接稳定性是在精确度上做工作。现在业内的状态是，精确度高、准确度半高的状态，还差排除点测量点间寄生参数的影响这一步骤。

对以上内容进行小结，我们得到四个重要结论：

1）碳化硅功率器件动态特性包括：开关特性、反向恢复特性、串扰特性

2）动态特性测试需求种类多样，对准确度和精确度要求具有明显差异

3）测试电路板和测量仪器是获得正确测试结果的保障，需合理设计和选型

4）测量点间寄生参数是获得芯片上真实电压信号的瓶颈，具有显著的负面影响

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