전력 반도체 소자(SiC,IGBT)의 동적 성능 분석 및 테스트 가이드

자동차, 전자-반도체, 전력 설계, 모빌리티, 전력분석 및 배터리 설계, 자동화/로봇

솔루션 개요

차세대 전력 반도체, SiC 소자의 부상

SiC의 강점
실리콘(Si) 소자의 이론적 한계를 극복하고 더 높은 스위칭 속도와 접합 온도에서도 안정적으로 동작합니다.

시스템 효율화
고전압·고전류 처리가 가능해 변환기의 효율과 전력 밀도를 높이고 전체 시스템 비용을 절감합니다.

주요 적용 분야
자동차 구동 인버터, 전기차 온보드 충전기(OBC), 태양광 인버터, 에너지 저장 장치(ESS) 등 광범위한 산업에 적합합니다.

RIGOL – 전력 반도체 동적 성능 분석 및 Test Guide

스위칭 특성 검증을 위한 ‘더블 펄스 테스트(DPT)’

– 테스트 목적: 실제 동작 환경을 모사하여 스위칭 손실(Eon, Eoff), 스위칭 시간, 역회복 특성 등의 핵심 동적 파라미터를 측정합니다.
– 동작 원리: 버스 커패시터, 부하 인덕터, 구동 회로로 구성된 회로에서 두 번의 펄스 신호를 인가하여 첫 번째 턴오프와 두 번째 턴온 시의 동적 성능을 분석합니다.
– 설계 검증: 게이트 저항의 적정성을 평가하고 구동 신호의 기울기를 최적화하여 스위칭 진동을 최소화합니다.

R&S – 전력 반도체 더블 펄스 테스트(DPT) 및 스위칭 손실 측정 가이드

RIGOL 기반 통합 테스트 아키텍처와 데이터 분석 및 자동 계산

– 장비 통합: 오실로스코프, 신호 발생기, 고전압 DC 전원, 전용 프로브 및 소프트웨어를 하나로 통합하여 단일/더블/멀티 펄스 측정을 지원합니다.
– DG5000 Pro: 사용자 친화적인 UI를 통해 원하는 펄스 폭의 구동 신호와 데드 타임(Dead-time)을 정밀하게 생성합니다.
– MHO5106 오실로스코프: 전압 및 전류 파형을 실시간으로 캡처하고 복잡한 파라미터를 자동 계산합니다.

– 포괄적 파라미터: 턴온/턴오프 지연, 상승/하강 시간, 역회복 전류(Irr), 전하(Qrr), 에너지(Err) 등 필수 항목을 모두 포함합니다.
– 고도화된 알고리즘: 전용 스위칭 손실 알고리즘과 프로브 지연 시간(Skew) 정밀 보상 기능을 통해 측정 신뢰도를 극대화합니다.
– 다양한 분석 지표: dv/dt, di/dt 측정부터 스위칭 전이(Transition) 과정에서의 안전 마진까지 다각도로 평가합니다.

R&S 기반 통합 테스트 아키텍처와 데이터 분석 및 자동 계산

– 장비 통합 구성: Rohde & Schwarz의 오실로스코프(RTO2000 등), 임의 파형 발생기(HMF2550), 전용 디스큐 픽스처(RT-ZF20) 및 전압/전류 프로브의 유기적 연결.
– 소프트웨어 자동화: DC 링크 전압과 부하 전류를 기반으로 펄스 폭(T1,T2)을 자동 계산하고 AWG로 전송하는 GFM347 툴의 역할.
– 핵심 측정 파라미터: 턴온/턴오프 시간(td,tr,tf), 스위칭 에너지(Eon,Eoff), 다이오드 역회복 특성(trr,Err).
– 고정밀 분석 기술: 1ns의 오차로도 80%의 에너기 계산 오류를 유발할 수 있는 전압–전류 신호 간 디스큐(De-skew) 보정 및 수학적(Math) 적분 기능.
– 기생 성분 관리: 회로 내 기생 인덕턴스(Lσ)와 캐패시턴스가 유발하는 전압 스파이크 및 링잉 분석.