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更新(月/日/年):2025 年 4 月 17 日

轻松评估高开关频率操作功率器件的高频特性

―开发一种以通用方式测量功率器件 S 参数的方法―

 
研究员) 岸川良子,物理测量研究所高级研究员,堀部正宏,研究战略本部副主任

积分

  • 开发了一种探针,用于将表面贴装功率器件的各种形状的扁平电极连接到S参数同轴测试端口测量设备
  • 无需传统功率器件测试过程中每种电极形状所需的测试夹具和校准设备
  • 旨在减小电力电子系统的尺寸和重量

新研究成果图

使用开发的探头测量功率器件的 S 参数


背景

功率器件是通过开关操作有效转换电力(直流或交流)以满足特定负载要求并优化电力传输的半导体器件。它们具有广泛的应用,包括移动(例如电动汽车和火车)、可再生能源和家用电器。近年来,通过提高功率器件的开关频率,推动了电力电子系统的小型化、轻量化的发展。

传统上,处理高电压和高电流的电力电子设备是建立在低频物理学的基础上的,但高频开关系统的开发也需要引入高频物理学。这一直是推进高频开关研究和开发的技术障碍之一。例如,S参数测量是代表高频特性的物理量,对于高频电路中的高效功率传输至关重要。然而,S参数测量需要准备用于变形的测试夹具,以将表面贴装功率器件的扁平电极连接到测量器件。此外,必须针对被测器件的每种几何形状制作校准装置,以消除测试夹具对测量结果的影响。此类测试夹具和校准设备的制造需要基于高频物理的设计和仿真,这是劳动密集型且成本高昂的。

 

摘要

AIST 研究人员与 Techno Probe Co, Ltd 和 Keysight Technologies, Inc 合作开发了一种系统,用于通用评估具有各种电极形状的表面贴装功率器件的高频特性。

功率器件是通过高速开关大磁场来高效控制电力的半导体器件。它们用于各种领域,包括电动汽车、铁路、太阳能发电和家用电器。在高开关频率下工作可以减小功率器件、电感器、电容器和其他组件的尺寸,并有望最终实现更小、更轻的系统。 S 参数代表高频信号的反射和传输,很有用。

AIST、Techno Probe Co, Ltd 和 Keysight Technologies, Inc 开发了一种可将表面贴装功率器件的同轴电极转换为平面电极的探针以及用于控制该探针的探针台。开发的探头与多种类型电极的几何形状兼容,可以测量 50 kHz 至 1 GHz 的 S 参数。预计这将有助于开发用于高开关频率操作的紧凑型轻型电力电子系统。这种新开发的探头可以更轻松、更便宜地进行 S 参数测量。

开发的探针和探针台将由Techno Probe Co, Ltd在日本市场销售,并由T Plus Co Ltd在海外市场销售。

 



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