电压探头对宽禁带器件高频暂态电压精确测量的影响

何 杰 刘钰山 毕大强 李 晓

电压探头对宽禁带器件高频暂态电压精确测量的影响

何 杰1刘钰山1毕大强2李 晓3

（1. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100083 2. 电力系统国家重点实验室（清华大学电机系） 北京 100084 3. 德州农工大学电气与计算机工程系 大学城 77843）

随着宽禁带半导体器件的发展，电力电子器件的开关速度越来越快，工作电压逐渐升高，致使电压探头的性能对电力电子器件暂态电压测量结果的影响程度增大。该文分析几种实验室常用的示波器电压探头的测量原理，根据电压探头的电路分析模型，研究探头的带宽/上升时间、寄生电感和共模抑制比等几个关键因素对高频暂态电压测量结果的影响。最后搭建实验平台，实验结果验证了理论分析的有效性。

电压探头 精确测量 暂态电压 宽禁带器件

0 引言

以碳化硅（Silicon Carbide, SiC）和氮化镓（Gallium Nitride, GaN）器件为代表的宽禁带半导体器件具有更高的击穿电压、开关速度和温度容限，在电力电子系统中的优势日益凸显[1-2]。依据SiC/ GaN器件开关特性展开的研究有很多，如器件建模、驱动器改进、串扰抑制等，然而，随着开关速度的提高，SiC/GaN器件在研究和应用过程中逐渐显现出其暂态电压难以精确测量的问题，这很可能导致相关研究结论存在一定偏差。

探头作为测量系统的重要组成部分，直接与被测电路相连，因此正确选择和使用电压探头对电压信号精确测量至关重要。相比于传统硅器件，SiC/ GaN器件的暂态时间更短，电压探头的性能对SiC/ GaN器件暂态电压测量结果的影响程度更大，目前国内外对电压探头研究的重视度不足。……