[发明专利]一种GaN器件动态导通电阻测量电路

说明书

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种GaN器件动态导通电阻测量电路。本发明从GaN应用中所紧密相关的动态特性出发，测试电路包括驱动电路、软硬开关转换电路以及钳位电路；驱动电路以ADuM4223为核心；开关转换电路包括两个高压功率器件和负载电感以及起保护作用的二极管；钳位电路采用电流镜和二极管结合的方式提高测量精度，使用钳位电路测得的导通电压，除以电路中的电流即可得到动态导通电阻。本发明的测试方法可对器件在两个不同开关过程中的动态导通电阻进行实时测量，避免了器件停止工作后几秒内缺陷恢复导致测量结果不精确的问题。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种GaN器件动态导通电阻测量电路。

背景技术

随着社会飞速发展和科技的不断进步，半导体科技已经成为对我们生活最有影响的高科技之一。广泛用于现代电子产品的开关电源核心器件是功率半导体器件，目前最常用的功率半导体器件以Si基器件为主，但由于寄生参数的原因，Si基高压大电流的器件在频率上升到MHz级后开关损耗和驱动损耗都比较惊人，由于社会对节能减排、绿色环保的要求提高，Si基器件不能满足人们对电力电子器件电能转换效率的要求。GaN器件由于大禁带宽度、高击穿电场、高电子迁移率等优异特性，非常适用于高温、高频、高功率及高击穿电压的电力电子器件。

在开关模式功率转换电路中，GaN器件在关闭状态和开启状态中连续切换，导致器件可靠性问题。关态时，GaN器件的漏极与衬底、漏极与源极之间和漏极与栅极之间施有高压，引起陷阱、时间依赖性击穿等失效机制；开态时，栅压正偏，高栅压使得器件产生陷阱或漏电通道；半导通状态时，由于高压高电流情况的出现，热电子或晶格缺陷的产生使器件性能退化。

GaN的动态导通电阻是商业GaN器件中非常重要的参数之一，在导通过程中，GaNHEMT的动态电阻增加会引起系统损耗的显著增加，进而影响散热，最终影响系统的可靠性，因此研究动态导通电阻势在必行，对于在实际应用中导通电阻变化对导通性能的影响也迫切地需要考察。在实际器件的导通电阻测试阶段，传统电路不能实现实时测量，由于测试时间的滞后，部分可恢复缺陷恢复，导致对实际开关操作中GaN器件导通电阻变化的判断失误，致使GaN器件产生严重的可靠性问题。

发明内容

本发明的目的提出一种动态导通电阻测量电路，通过电流源和二极管结合实现对GaN器件两端电压的测量，在电路中串联一个极小电阻得到流经GaN器件的电流，由欧姆定律可直接获得在开关过程中器件的导通电阻，有效避免了测量精度以及不能在开关过程中得到导通电阻实时数据的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种动态导通电阻测量电路，包括：驱动单元、软硬开关转换单元以及钳位电路单元，驱动单元的引脚15通过串联的电阻R7和二极管D7再与R6并联作为软硬开关电路上管U2栅极的输入，驱动单元的引脚16通过串联的电阻R9和二极管D8再与R8并联作为软硬开关电路下管U3栅极的输入，软硬开关电路的上管U2的源极与下管U3的漏极相连作为下一级钳位电路的输入，与钳位电路的二极管D1的负极相连。