DPT(Double Pulse Testing, 더블 펄스 테스트)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 절연 게이트 양극성 트랜지스터), WBG(Wide Bandgap, 와이드 밴드갭) 전력 반도체 소자의 스위칭 동작을 평가하기 위한 핵심적인 테스트입니다. 스위칭 소자의 슬루율이 증가하고 있으며, 특히 스위치 노드를 참조하는 하이사이드 전력 트랜지스터에서 빠른 공통 모드 환경을 만들어 냅니다. 기존의 고전압 차폐 프로브는 고주파에서 제한된 공통 모드 제거비로 인해 양호한 측정값을 얻기 어렵습니다.
R&S®RT-ZISO Isolated Probing System, 대역폭: 100 MHz ~ 1 GHz, 입력 범위: ±3000 V, CM 범위: ±60 kV, 1 GHz에서의 CMRR: 90 dB, 최고 감도 범위: ±20 mV
고속 스위칭 과도 현상을 정확하게 측정하기 위해 전력 트랜지스터 특성을 평가할 때 DPT 셋업에서 고전압 차동 및 CM(Common Mode, 공통 모드) 노이즈를 관리하면서 동적 온저항 및 스위칭 손실을 분석할 경우 기존 프로빙 방식에서는 특히 와이드 밴드갭 반도체에 필요한 안전성, 정확도, 대역폭의 조합을 찾는 데 한계가 있습니다. 로우사이드 트랜지스터에 의해 스위치 노드가 토글되는 게이트-소스의 하이사이드 측정은 빠르게 변화하는 공통 모드 전압을 유발합니다. 긴 4 mm 바나나 테스트 리드를 갖춘 기존 고전압 차동 프로브는 노이즈에 매우 취약합니다. 엔지니어는 더 높은 CMRR(Common-mode Refection Ratio, 주파수 공통 모드 제거비)을 제공하여 이러한 한계를 극복하고 정밀한 측정을 지원하는 솔루션이 필요합니다.
R&S®RT-ZHD07 Differential High-voltage Probe(왼쪽, 파란색)에서는 CMRR 노이즈에 의해 가려졌던 트랜지스터 게이트 충전 상세 정보가 R&S®RT-ZISO(오른쪽, 녹색)를 통해 명확히 드러납니다.
R&S®RT-ZISO Isolated Probing System은 이러한 측정 과제를 해결하도록 설계되고, 엔지니어링되었습니다. 광학 절연은 측정 장치로 향하는 귀환 경로를 제한하여 CM 노이즈를 억제하는 데 도움이 됩니다. 프로브 팁 차폐로 고속 CM 노이즈를 소스로 되돌려 보내 측정된 신호의 교란을 최소화하는 새로운 동축 프로빙 방식은 프로브에 우수한 CMRR을 제공합니다. 기존의 고전압 차동 프로브는 일반적으로 최대 400 MHz 대역폭에서 20 dB ~ 25 dB의 CMRR을 나타냅니다. 아래의 스크린샷은 R&S®RT-ZISO를 통해 트랜지스터 게이트 충전 효과가 어떻게 측정되는지 자세히 보여줍니다.
하이사이드에 DUT가 배치된 더블 펄스 테스팅 셋업. 게이트 측정 시 스위치 노드의 토글링 동작이 공통 신호로 관찰됩니다.
DPT 셋업에서 고속 전력 소자를 측정할 경우, CM 노이즈를 억제하는 R&S®RT-ZISO Isolated Probing System을 사용하면 실제 측정값을 명확히 확인할 수 있습니다. 우수한 CMRR을 확보하려면 측정 경로의 삽입 인덕턴스가 최소화되어야 합니다. 프로브 팁으로 스퀘어 핀과 와이드 스퀘어 소켓을 사용할 수 있지만, 이러한 방식은 동축 팁에 비해 고주파에서 DUT 연결 및 신호 배선에 따른 CMRR 저하가 크게 발생합니다. 따라서 적절한 커넥터 설계와 세심한 라우팅이 필요합니다. 이때 DPT 전문가와의 상담은 큰 도움이 될 수 있습니다.
PE-Systems GmbH는 모듈식 DPT 테스터의 시스템 통합 및 설계 서비스를 통해 전 세계 사용자에게 DPT 솔루션을 제공할 수 있도록 지원합니다. 모듈식 픽스처는 기생 효과를 최소화하고 MMCX 커넥터 설계 환경에서 R&S®RT-ZISO의 신호 측정 성능을 극대화합니다. 정확하고 재현 가능한 결과를 위해서는 경험과 노하우가 필수적입니다.
이 프로브는 낮은 노이즈와 ±20 mV의 높은 감도 덕분에 션트 전류 감지에도 적합합니다. PE-Systems는 정확한 전류 측정을 위해 삽입 인덕턴스를 최소화하고 넓은 대역폭을 지원하는 MMCX 표면 구현 션트를 적용했습니다.
PE-Systems GmbH의 더블 펄스 테스터는 접근이 편리한 안전 인클로저(Safe Enclosure) 내에 랙 시스템 테스트 셋업, 게이트 드라이버, 계측기가 통합되어 있으며, 서멀 스트림 및 부품 Pick-and-Place를 통한 맞춤 구성을 원활히 지원합니다
DPT에서는 기계적 다재다능함과 환경적 셋업이 필수적입니다. 고전압 및 고전류 시험은 측정 장비와 프로브의 배치 공간이 제한된 안전 인클로저(Safe Enclosure) 내부에서 이루어집니다. 특히 모듈형 셋업에서 온도 조절 요구사항과 복잡한 게이트 드라이버는 계측기와 프로브의 주의 깊은 배치를 요구합니다.
R&S®RT-ZISO는 변형 가능한 긴 프로브 팁과 일반 삼각대 및 카메라 마운트에 호환되는 프로브 홀더 브라켓을 갖추고 있어 셋업을 간편하게 맞춤 구성할 수 있습니다. 형태가 유지되면서도 변형 가능한 팁은 커넥터에 가해지는 힘을 최소화하여 내구성을 높여줍니다. 또한, 고주파 공통 모드 신호 측정 시 발생하는 노이즈 간섭을 최소화하려면 테스트 계측기를 일정 안전거리에 두거나 완벽히 차폐해야 합니다.
PE-Systems의 모듈형 DPT 테스터는 MXO 5C 오실로스코프와 R&S®RT-ZISO의 10m 광케이블을 지원합니다. 또한, 소프트웨어를 통한 원격 제어가 가능하므로 안전 거리에서 장비와 프로브를 손쉽게 제어할 수 있습니다.
차세대 전력 부품을 위한 DPT는 높은 주파수 및 전압 범위를 위해 향상된 CMRR을 요구합니다. R&S®RT-ZISO Isolated Probing System은 이러한 요구사항을 충족하도록 특수 설계되었습니다. 이 프로브를 PE-Systems의 DPT 테스트 솔루션과 결합할 경우 노이즈가 많은 환경에서 정확한 측정과 빠른 션트 전류 감지를 위한 확장된 기능을 제공합니다.
정밀도 및 견고성에 대한 수요가 증가함에 따라, 테스트를 위한 설계 능력과 전문적인 테스트 셋업 기술력이 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다. 로데슈바르즈와 PE-Systems 솔루션은 귀사의 측정 요구사항에 완벽한 해법을 제시합니다.
MXO 5C: 4채널 모델
MXO 5C: 8채널 모델
PE-Systems GmbH DPT 테스트 픽스처
PE-Systems GmbH DPT 테스트 픽스처
PE-Systems GmbH 범용 게이트 드라이버
