寬帶隙 (WBG) 功率器件，例如氮化鎵和碳化硅，可以在幾納秒內(nèi)切換高電壓。由于 dV/dt 高，WBG 功率器件會產(chǎn)生包含高頻諧波的波形，因此在必須進(jìn)行精確測量時，這對設(shè)計人員提出了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。

　　一種稱為 SigOFIT 的光纖隔離示波器探頭，可以對工作電壓高達(dá) 60 kV、頻率高達(dá) 1 GHz 的設(shè)備進(jìn)行測量。

　　借助這種隔離探頭(探頭尖端和示波器之間沒有導(dǎo)電路徑)，Micsig 滿足了基于WBG 半導(dǎo)體的高壓電力電子開發(fā)的需求，帶寬高達(dá) 1 GHz，上升時間低至 350 ps。這些探頭有助于確保在這些先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的挑戰(zhàn)性工作條件下測量既可靠又安全。

圖1

　　光纖隔離示波器探頭的優(yōu)點(diǎn)

　　光纖隔離示波器探頭(也稱為光隔離探頭或光纖探頭)在電子測試和測量場景中具有多種優(yōu)勢。以下是光纖隔離示波器探頭的一些主要優(yōu)勢：

　　測量儀器(示波器)與被測設(shè)備(DUT)之間的電氣隔離。這種隔離可防止接地環(huán)路，并消除不必要的電氣干擾的風(fēng)險，這些干擾可能會扭曲測量結(jié)果或損壞敏感元件。

　　高帶寬。光纖可以傳輸具有高帶寬能力的信號，從而可以精確測量高頻信號，而不會出現(xiàn)明顯的信號衰減。

　　耐高壓。與傳統(tǒng)電探頭相比，光纖探頭可以耐受更高的電壓差。

　　抗噪性。通過光纖進(jìn)行電氣隔離可最大程度地降低對電磁干擾 (EMI) 的敏感性，從而實現(xiàn)更清晰、更準(zhǔn)確的測量。

　　操作員安全。光纖隔離可防止儀器和被測設(shè)備之間可能有害的高壓電流流動。這在使用高壓或高功率電路時尤其重要。

　　此外，與傳統(tǒng)電纜相比，光纖可以跨越更長的距離而不會導(dǎo)致信號衰減，并且對 DUT 的負(fù)載影響最小。傳統(tǒng)電探頭會引入電容和電阻，從而改變被測電路的行為。光纖探頭可以緩解這個問題，從而更準(zhǔn)確地表示電路的行為。

　　如圖 1 所示，SigOFIT 探頭的示波器端和探頭頭部通過光纖連接，信號的模擬光學(xué)表示沿著光纖傳輸?shù)绞静ㄆ鞫?，而電力則通過激光傳輸?shù)筋^部。

　　探頭前端的放大器通過SMA接頭將1M并聯(lián)10pF的電流送到探頭尖端，探頭尖端有10倍至2000倍的倍率可供選擇，用于連接目標(biāo)信號，信號接口電容為3pF，2000倍時為1pF，與只能測試高壓信號的傳統(tǒng)差分探頭不同，SigOFIT探頭可以搭配各種衰減器尖端，測試±1.25V至±2500V的差模信號，實現(xiàn)全范圍輸出，信噪比極高。

　　由于信號和電力傳輸是電氣隔離的，最大共模耐受電壓為 60 kV。該公司聲稱，SigOFIT 儀器在 100 MHz 時提供 112 dB 的高共模抑制比 (CMRR)，在 500 MHz 時提供 100 dB 以上的高共模抑制比 (CMRR)。

　　CMRR 可以測量設(shè)備抑制不需要的共模信號并準(zhǔn)確放大所需差分信號的能力，因此它非常重要，原因如下：

　　噪聲抑制：不需要的共模噪聲和干擾可以耦合到信號和地上。CMRR 有助于確保此類噪聲被抑制或衰減，從而使儀器能夠準(zhǔn)確捕獲和測量感興趣的差分信號。

　　準(zhǔn)確性：CMRR 最大限度地減少了共模噪聲的影響，否則共模噪聲可能會扭曲測量結(jié)果。

　　平衡和差分信號處理：CMRR 在差分信號處理和平衡電路中尤為重要，可確保設(shè)備放大兩個信號之間的差異，同時抑制共模分量。

　　最小化失真：共模信號會導(dǎo)致測量設(shè)備失真，影響線性度和保真度。高 CMRR 有助于防止失真并保持測量信號的完整性。

　　SigOFIT探頭直流增益精度高于1%，探頭幅頻特性優(yōu)異，預(yù)熱后零點(diǎn)漂移小于500μV，范圍內(nèi)最高本底噪聲為1.41mVrms。

　　SigOFIT 是最新一代半導(dǎo)體測試和測量的最佳選擇。由于其測試引線短且采用同軸電纜傳輸，SigOFIT 探頭的輸入電容小于 3 pF，因此是測試基于GaN 和 SIC等 WBG 材料的功率器件的極其可靠的工具。

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