碳化硅SiC的电流测试方案
时间:2020-06-16 阅读:1986
索引:如何使用和选择测电流的罗氏线圈?罗氏线圈即柔性电流探头,配合示波器、功率计/功率分析仪、数据采集仪、记录仪和电能质量分析仪进行交流电流和脉冲直流测试!!!用于探测新能源、元器件、集成电路和电动汽车产生的高频大电流。
一、概述:
碳化硅(SiC)为由硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物,在大自然也存在罕见的矿物--莫桑石。由于天然含量甚少,碳化硅主要多为人造。较简单的方法是将氧化硅砂与碳置入艾其逊电弧炉中,以1600至2500°C高温加热。碳化硅至少有70种结晶型态。α-碳化硅较为常见的一种同质异晶物,在高于2000°C高温下形成,具有六角晶系结晶构造(似纤维锌矿)。 β-碳化硅,立方晶系结构,与钻石相似,则在低于2000 °C生成。因其3.2的比重及高的升华温度(约2700 °C),碳化硅很适合做为轴承或高温炉之原料物件。在任何已能达到的压力下,它都不会熔化,且具有相当低的化学活性。由于其高热导性、高崩溃电场强度及高电流密度,近来在半导体高功率元件的应用上,不少人试着用它来取代硅。此外,它与微波辐射有很强的偶合作用,并其所有之高升华点,使其可实际应用于加热金属。
碳化硅(SiC)广泛用于半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外光侦检器、结构材料、天文、碟刹、离合器、柴油微粒滤清器、细丝高温计、陶瓷薄膜、裁切工具、加热元件、核燃料、珠宝、钢、护具、触媒担体等领域。而碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等*优势,将极大地提高现有能源的转换效率,对高效能源转换领域产生重大而深远的影响,主要领域有智能电网、轨道交通、电动汽车、新能源并网、 通讯电源等。
但是,碳化硅的电流测试有一些不同,常规的电流探头无法承受长时间的高频电流或者超大电流,会发生探头烧毁等意外情况。这时候选用罗氏线圈进行测试就可以避开这个问题。罗氏线圈是一种交流电流传感器,是一个空心环形的线圈,有柔性和硬性两种,可以直接套在被测量的导体上来测量高频交流电流。罗氏线圈为缠绕在环状非铁磁性骨架上的空心线圈,不会出现磁饱和及磁滞等问题。
本应用指南由深圳市优测科技提供将介绍各种罗氏线圈的特点,并解释了它们在不同场合的特殊优势:用于高频电流的检测和设计验证!
二、罗氏线圈简介
罗氏线圈是由刚性罗氏线圈和柔性罗氏线圈组成的。工程师可使用各种罗氏线圈来检测每类产品的交流电流或者脉冲直流电流。
1.刚性罗氏线圈
刚性罗氏线圈(硬性罗氏线圈),相比柔性罗氏线圈,其刚性罗氏线圈精度更高。抵御外部地磁干扰能力更强,更适合于交流电流的高精度测试。
2. 柔性罗氏线圈
柔性线圈具有使用灵活方便,可以测量频率范围广,线圈轻巧柔软且可自由插拔。
三、选择线圈类型
在碳化硅的电流测试中,一般是车载充电器、电源、碳化硅基MOSFET、逆变器等产品的高频电流测试,根据测试的频率及测试空间大小,一般是选择柔性罗氏线圈。
1. 选择柔性罗氏线圈
选择柔性罗氏线圈往往要考虑几个重要因素,包括电流峰值、被测物线径、测试空间大小、电流频率、精度、特殊要求等。
① 电流峰值:电流是存在波形的,既然是有波形,那么,肯定就有波峰和波谷。峰值电流,就是指的电流波形在波峰或者是波谷时的数值,而且是较大的那个。
② 被测物线径:柔性罗氏线圈的周长与被测物的线径有关,比如线径是4,探头环的周长至少是4×4,即16。
③ 测试空间:柔性罗氏线圈有大环、中环、小环,小环适合比较狭窄的测试空间,比如元器件的管脚,大环适合开阔的空间或者高压环境。
④ 电流频率:不同的电流频率对应不同的罗氏线圈,如柔性罗氏线圈的小环带宽可达30MHz,刚性罗氏线圈CPH9000的小环带宽可达100MHz。
⑤ 精度:大环的罗氏线圈精度可达1%,中环和小环的测试精度是2%,如果要达到更高的精度,一般是刚性罗氏线圈,也分开口式和闭口式两种。
⑥ 特殊要求:除了常规的罗氏线圈,还可以定制不同量程的罗氏线圈,及其他特殊需求,比如耐压值、探头环周长、连接线长度等,满足不同测试场合。
2. 选择刚性罗氏线圈
选择刚性罗氏线圈和柔性罗氏线圈的要求差不多,主要分为开口式和闭口式,如RS系列罗氏线圈主要用于避雷针、浪涌发生器、智能配电箱等电流检测。
四、结论:
脉冲电流测试是碳化硅等功率器件测试中的一个重要测试。用户可考虑各种罗氏线圈在频率和测试空间的不同优势,选择适合的罗氏线圈执行这一测试。