【導讀】Cascode GaN FET 比其他類型的 GaN 功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)更(geng)早(zao)進(jin)入(ru)市(shi)場(chang)
，因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)常(chang)關(guan)操(cao)作(zuo)並(bing)具(ju)有(you)更(geng)寬(kuan)的(de)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)。然(ran)而(er)，電(dian)路(lu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)發(fa)現(xian)該(gai)器(qi)件(jian)在(zai)實(shi)際(ji)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)起(qi)來(lai)並(bing)不(bu)那(na)麼(me)容(rong)易(yi)
，因(yin)為(wei)它(ta)很(hen)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)振(zhen)蕩(dang)
，並(bing)且(qie)其(qi)器(qi)件(jian)特(te)性(xing)很(hen)難(nan)測(ce)量(liang)並(bing)獲(huo)得(de)可(ke)重(zhong)複(fu)的(de)提(ti)取(qu)。許(xu)多(duo)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)大(da)柵(zha)極(ji)電(dian)阻(zu)時(shi)必(bi)須(xu)減(jian)慢(man)器(qi)件(jian)的(de)運(yun)行(xing)速(su)度(du)，這(zhe)降(jiang)低(di)了(le)使(shi)用(yong)快(kuai)速(su) GaN 功率器件的優勢。

Cascode GaN FET 動態測試麵臨的挑戰
　　
Cascode GaN FET 比其他類型的 GaN 功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)更(geng)早(zao)進(jin)入(ru)市(shi)場(chang)，因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)常(chang)關(guan)操(cao)作(zuo)並(bing)具(ju)有(you)更(geng)寬(kuan)的(de)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)。然(ran)而(er)，電(dian)路(lu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)發(fa)現(xian)該(gai)器(qi)件(jian)在(zai)實(shi)際(ji)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)起(qi)來(lai)並(bing)不(bu)那(na)麼(me)容(rong)易(yi)
，因(yin)為(wei)它(ta)很(hen)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)振(zhen)蕩(dang)，並(bing)且(qie)其(qi)器(qi)件(jian)特(te)性(xing)很(hen)難(nan)測(ce)量(liang)並(bing)獲(huo)得(de)可(ke)重(zhong)複(fu)的(de)提(ti)取(qu)。許(xu)多(duo)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)使(shi)用(yong)大(da)柵(zha)極(ji)電(dian)阻(zu)時(shi)必(bi)須(xu)減(jian)慢(man)器(qi)件(jian)的(de)運(yun)行(xing)速(su)度(du)，這(zhe)降(jiang)低(di)了(le)使(shi)用(yong)快(kuai)速(su) GaN 功率器件的優勢。

圖 1 顯示了關斷時的發散振蕩。圖 2 顯示了導通時的大柵極電壓振鈴。兩者都與圖 3 所示的 Cascode GaN 器件（低壓 Si MOSFET 和高壓 GaN HEMT 的共源共柵）的獨特結構有關。

圖 1：關閉時的振蕩可能會損壞器件和外圍電路。


圖 2：開啟時的大振蕩。

圖 3：高壓耗盡型 GaN 器件的共源共柵結構。

圖 1 中看到的發散振蕩是由結構中低壓 Si MOSFET 的雪崩擊穿引起的。[1] 圖 2 中所示的 Vgs 振蕩與 MOSFET 源極和 GaN HEMT 柵極之間的電感導致的 Vgs 不平衡有關。Cascode GaN FET 動態特性測量對於器件製造商和器件用戶（即電源電路設計人員）都很重要，因為在不了解避免振蕩的條件的情況下很難使用器件。
　　
評估共源共柵 GaN 器件時的關鍵考慮因素
　　
使用 Cascode GaN 器件時，需要使用三個重要組件來避免振蕩。個是緩衝電路
，第二個是鐵氧體磁珠
，第三個是柵極電阻 (Rg) 依賴性。RC緩衝電路由串聯的電阻器和電容器組成（即簡單的低通濾波器）。如果將其連接在功率 FET 的漏極和源極之間
，則可以減少或消除 FET 關斷時的急劇電壓上升。使用 RC 緩衝電路以避免振蕩非常重要。通過執行雙脈衝測試找到電阻器和電容器的正確組合也很重要，因為它將在實際應用中使用。
　　
鐵氧體磁珠利用其感應特性反射並抑製高頻噪聲。如果使用適當尺寸的鐵氧體磁珠，則根據雙脈衝測試期間 Vgs 上shang的de噪zao聲sheng頻pin率lv，噪zao聲sheng將jiang被bei徹che底di消xiao除chu。有you一yi種zhong片pian式shi鐵tie氧yang體ti磁ci珠zhu，其qi在zai水shui平ping方fang向xiang上shang具ju有you螺luo旋xuan結jie構gou
，可ke以yi限xian度du地di減jian少shao雜za散san電dian容rong

，因yin此ci可ke以yi有you效xiao地di抑yi製zhi振zhen蕩dang。Cascode GaN FET 製造商發布的應用說明推薦並描述了鐵氧體磁珠的使用。
　　
另一個需要評估的關鍵特性是 Rg 依賴性。Rg 限製流入柵極的電流
，因此控製 Vgs 的斜坡速度。在設計電源電路時
，依賴性很重要。然而，更換 Rg 並不方便，因為 GaN 功率電路的柵極電阻通常是 SMD 類型，以限度地減少雜散電感。因此，應焊接和拆焊 Rg 以測量柵極電阻依賴性。
　　
對於 Cascode GaN 器件，提供了額外的功能，使其表征變得簡單而有效。
　　
Cascode GaN FET 的定製測試板如圖 4 所示。該測試板具有鐵氧體磁珠端子和用於 RC 緩衝器的無焊觸點。選擇抑製高頻能量的合適鐵氧體磁珠。對於 RC 緩衝器，您可以使用板上的通孔型連接器來安裝或拆卸它。您可以通過測量各種組合的特性來找到的 RC 緩衝器。圖 6 顯示了使用該板的 Cascode GaN FET 的測量結果。使用的 RC 緩衝器是 15 歐姆電阻器和 33pF 電容器的組合。

圖 4：TO-220 Cascode GaN FET 的測試板。

還實現了無焊可更換柵極電阻器機製。使用不同的柵極電阻可以輕鬆評估相同的板和相同的 DUT。圖 7 顯示了使用無焊可更換柵極電阻器機製的示例結果。圖 5 所示的電路板適用於 TO-220 封裝器件。如果 DUT 是 SMD 封裝，則可以采用無焊 DUT 接觸技術製作專為 SMD Cascode GaN 器件定製的電路板。
　　
該板插入 PD1500A 測試夾具並使用 PD1500A 軟件用戶界麵進行控製。

圖 5：無焊 DUT 觸點和可更換柵極電阻。

圖 6：Cascode GaN FET (TPH3212PS) Rg=15Ohm 的測試結果


圖 7：使用可更換柵極電阻器（500 歐姆和 20 歐姆）的測試結果

由於器件結構容易發生振蕩


，共源共柵 GaN FET 動態表征具有挑戰性。找到良好的工作條件對於電路設計以發揮其優越性能非常重要。PD1500A 動態功率器件分析儀/雙脈衝測試儀提供了準確表征 Cascode GaN FET 的便捷方法，使用定製測試板來模擬所需外圍電路的工作條件。

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