GaN FET开关速度测量：挑战与方法

"本文主要探讨了如何测量GaN FET（氮化镓场效应晶体管）在稳压器和DC-DC电源中的开关速度，强调了这种新型功率器件相较于硅MOSFET的优越性，如更快的开关速度和更低的RDS(on)，并讨论了在设计高速电源电路时需考虑的测量技术和设备要求。" 在现代电源设计中，硅功率器件正逐渐被GaN FET所替代，因其具有更快的开关速度和更低的导通电阻（RDS(on)），这极大地提升了电源效率。对于GaN器件的开关速度测量，工程师需要具备相应的专业知识和技术工具，以准确评估其性能。在测量过程中，关键的挑战在于选择足够快的示波器、探头和互连组件，确保它们不会对测量结果产生显著的延迟或失真。 作者使用了33GHz的实时示波器和高速传输线探头，这类高端设备可以捕获和分析高速开关事件，以揭示GaN器件的真实性能。文中提到，设计师经常询问器件的速度，但往往缺乏具体的量化数据。通过使用高级测量设备，作者能够深入研究影响开关速度的设计因素，并预测未来的技术发展趋势。 图1展示了用于测试的两个评估板，一个包含完整的DC-DC转换器，另一个是半桥配置，两者均配备有栅极稳压器、驱动器和脉冲调节器。通过外部脉冲发生器控制PWM信号，以模拟不同的工作条件，例如5V和12V的输入电压，然后测量开关上升时间。这种设置允许对不同配置下的开关速度进行对比和分析。 在进行这样的高速测量时，选择正确的仪器和探头至关重要。必须确保它们的带宽足够宽，以避免信号失真，并且探头的阻抗匹配和接地回路的优化也是至关重要的，以减少测量误差。只有当所有测量设备都能够跟上GaN器件的高速特性时，才能获取准确的数据，从而优化设计并实现更高效的电源解决方案。 此外，作者指出，通过这些测量，他们相信未来电源的开关速度有可能达到250MHz，这将进一步推动电源技术的进步。随着技术的不断发展，对高速测量的需求将更加迫切，而掌握正确的方法和工具将是成功的关键。因此，工程师们需要不断学习和适应这些新技术，以保持在电源设计领域的竞争力。