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随着宽禁带半导体技术的日益普及，需要在高温和苛刻的电流循环条件下，对二极管操作进行各种耐久性测试，以评估其性能。毫无疑问，功率电子器件作为基本元器件，将在未来几年中持续发展。而新型碳化硅（SiC）半导体材料更是不负众望，它比传统硅材料导热性更佳、开关速度更高，而且可以使器件尺寸做到更小。因此，碳化硅开关也成为设计人员的新宠。roCednc
碳化硅二极管主要为肖特基二极管。第一款商用碳化硅肖特基二极管十多年前就已推出。从那时起，它就开始进入电源系统。二极管已经升级为碳化硅开关，如JFET、BJT和MOSFET。目前市场上已经可以提供击穿电压为600-1700 V、且额定电流为1 A-60 A的碳化硅开关。本文的重点是如何有效地检测Sic MOSFET。roCednc
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图1:首款商用SiC MOSEFT-CMF20120D。roCednc
碳化硅二极管
最初的二极管非常简单，但随着技术的发展，逐渐出现了升级的JFET、MOSFET和双极晶体管。碳化硅肖特基二极管优势明显，它具有高开关性能、高效率和高功率密度等特性，而且系统成本较低。这些二极管具有零反向恢复时间、低正向压降、电流稳定性、高抗浪涌电压能力和正温度系数。roCednc
新型二极管适合各种应用中的功率变换器，包括光伏太阳能逆变器、电动车（EV）充电器、电源和汽车应用。与传统硅材料相比，新型二极管具有更低的漏电流和更高的掺杂浓度。硅材料具有一个特性，就是随着温度的升高，其直接表征会发生很大变化。而碳化硅是一种非常坚固且可靠的材料，不过碳化硅仍局限于小尺寸应用。roCednc
检测碳化硅二极管
本文要检测的碳化硅二极管为罗姆半导体的SCS205KG型号，它是一种SiC肖特基势垒二极管（图2）。其主要特性如下：roCednc
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图2:罗姆SCS205KG SiC二极管。roCednc
启和科技的SCS205KG SiC二极管性能稳固手机上的二极管，恢复时间短且切换速度快。其官方SPICE模型允许用户在任何条件下对器件进行仿真。roCednc
正向电压
首先，我们测量SiC二极管的正向电压。图3所示为一个简单的测试电路及其三维示意图，以及在不同的工作温度下，器件数据手册中有关正向电压的相关数据摘录。roCednc
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图3：SiC二极管的正向电压测试原理图。roCednc
测试接线图中，肖特基SCS205KG SiC二极管与一个阻值约6.7欧姆的电阻串联，以允许5 A的电流通过电路。其电源电压设置为36V。为了更好地优化功耗和散热性能，我们使用了十个并联的67欧姆电阻，以模拟单个6.7 ohm电阻。每个电阻的功率必须至少为20W。肖特基二极管SCS205KG的数据手册中明确了在各种工作温度下器件两端的电压值：roCednc
If=5A, Tj=+25℃: 1.4 VroCednc
If=5A, Tj=+150℃: 1.8 VroCednc
If=5A, Tj=+175℃: 1.9 VroCednc
这些数据说明了二极管两端的电压高度依赖于温度。因此，设计人员必须尽可能地抑制这种电压波动，以免影响最终的系统性能。我们使用如下的SPICE指令，在0℃至200℃的温度范围内进行直流扫描仿真，以测量功率二极管两端的电压：roCednc
DC temp 0 200 25roCednc
仿真结果返回了在不同温度下二极管上的电压值，这些数据完全符合器件数据手册中提供的指标。其中红色框中包含了文档中报告的测试温度。roCednc
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表1：温度与测得电压值。(麻烦将制作成表格形式)roCednc
如图4所示，随着温度的变化，绿色曲线表示二极管阳极上固定的36 V电压，黄色曲线表示阴极上的电压变化。其电位差构成了“正向电压”。由于阳极和阴极的电压之间存在代数差，从图中可以观察到器件上存在电位差。该测试必须在几秒钟内完成。roCednc
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