日本两公司联合开发出GaN功率半导体双脉冲测试仪

LeadTech（リードテック）与大分大学孵化的初创企业Next Semiconductor于9月1日宣布，双方共同开发出面向GaN功率半导体的开关特性评估装置“双脉冲测试仪”（Double Pulse Tester）。该装置不仅支持GaN功率半导体单体，还可在功率模块与驱动电路组合状态下评估开关特性，并能对测量得到的波形进行分析。目前，1号机已安装于大分大学，并已投入研发使用。

随着功率半导体领域的发展，除传统硅（Si）外，碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等宽禁带半导体的应用正不断扩展。GaN以高速开关动作为特点，在智能手机、PC充电器等低功率应用中已进入实用化阶段。但在电动汽车（EV）和工业系统等所要求的650V/300A级高功率领域，模块结构、栅极驱动电路以及布线中的电感等因素都会对开关波形产生影响，仅测量器件单体往往难以充分掌握在实际电力转换电路中的表现。

此次开发的装置，以Next Semiconductor在高功率GaN功率模块研发中积累的实验环境为基础，由LeadTech将其产品化为测量装置。

双脉冲法是一种通过向功率半导体输入两次脉冲信号，利用导通（turn-on）和关断（turn-off）时的电压、电流波形来评估开关损耗、浪涌电压等特性的方法。GaN的开关速度约为Si MOSFET的10倍、IGBT的100倍，导通时间可达数纳秒。开关速度越快，电路内微小的寄生电感以及栅极驱动条件对评估结果的影响就越显著。因此，即便器件单体特性优良，尤其在高功率GaN应用中，仍需在包含实际使用的功率模块与驱动电路的状态下进行评估，并对整个回路进行优化。双脉冲测试仪正是为支持模块与驱动电路的组合评估而开发，旨在助力高功率GaN从器件开发、模块化到电力转换装置应用的全流程推进。

在分工方面，LeadTech基于其在SiC器件量产中测试机（tester）与分选机（handler）的制造业绩，负责GaN功率半导体测量装置的设计、制造、产品化、搬入、启动与维护；Next Semiconductor则负责高功率GaN评估所需的需求定义、包含功率模块与驱动电路的评估条件设计，以及使用实机进行验证。作为大学初创企业，Next Semiconductor以大学研究者为核心，构建了能够将功率器件、功率模块、驱动电路、电力转换装置整合为一个团队进行设计的体制，并将实验室中构建的测量环境落地为产品。

两公司表示，今后将向研究机构以及功率器件、功率模块、逆变器等制造商推介该装置，同时继续推进高功率GaN功率模块的研发。关于装置的详细规格和供应体系，将在准备就绪后另行公布。