www.keysight.co.jp 1

Keysight PD1000A アドバンスドモデリング用パワーデバイス測定システム

はじめに

ハイブリッド電気自動車／電気自動車(HEV/EV)市場は急成長しています。自動車市場での電気自動車の増加により、設計や製造で新たな問題が生じています。多くのHEV/EVメーカーはパワー変換のデザインをシリコンカーバイド(SiC)や窒化ガリウム(GaN)のようなワイドバンドギャップ(WBG)デバイスに移行して、小型かつ軽量な低温（加熱が少ない）パッケージで高い効率（範囲の拡張）とハイパワーを実現しようとしています。しかし、このような新しいデザインの信頼性と安全性を確立するには重要な問題があります。

実環境モデルの作成により信頼できるシミュレーションを実現してデザインサイクルを短縮できるのは、 キーサイトのアドバンスモデリング用パワーデバイス測定システムのみです。

www.keysight.co.jp 2

ワイド・バンドギャップ・デバイスには、従来のツールは通用しません

WBGデバイスのタイムドメイン解析を行なう際、従来のデバイスモデルでは信頼性の高い現実的な解析結果を得ることはできません。WBGデバイスのスイッチング周波数は数百kHzですが、WBGデバイスエッジ（オン／オフ）速度は従来のシリコンデバイスの10～100倍になるために数百MHzの周波数成分が生じますが、これは回路設計者も認識していないことがあります。従来の半導体モデルにはデバイスの寄生パラメータは含まれていません。寄生パラメータがこのような高周波に反応するため、回路の安全定性と信頼性のキーとなる条件は正確に予測することができません。このようなデバイス特性の例として、突入電流、オーバーシュート、リンギング、スイッチング時間があります。これらのデバイス特性が適切にモデリングされていないと、デバイスマージンが適合していない場合には、結果のパワー予測が不正確になり、EMC問題が見落とされ、信頼性の問題が生じ、プロトタイプが機能しないことさえあります。これらのすべてによって、開発時間が長期化し、コストが増大し、市場における機会損失が発生します。

キーサイトのソリューション

キーサイトはHEV/EVパワー変換市場の業界をリードする企業と協調して、WBGデバイスをデザインに使用するための移行をスムーズに行えるように支援しています。このような協調の成果として、キーサイトは最先端のモデリングとパワー回路シミュレーター・ツール・スイートを開発しました。これを使用してWBGデバイスを使う回路設計者は従来よりも容易にモデルを作成できます。テストスイートはカーブ・トレーサー・システム、Sパラメータシステム、ダブルパルス・テスターから構成され、実際のWBGデバイスから得られた測定を利用して、アドバンスド・モデリング・ソフトウェアにより、キーサイト独自の高度なWBGデバイスモデルを作成できます。このようなモデルをキーサイトのエレクトロニック・デザイン・オートメーション(EDA)ソフトウェアで使用して、高周波コンポーネントがデザインの信頼性やEMIに及ぼす影響をシミュレート／解析できます。最初のプロトタイプ作成前にデザインの変更をすれば、不要なデザインサイクルを除去して時間とコストを節約できます。

今すぐキーサイトにお問い合わせの上、次のページをご覧ください：www.keysight.co.jp/find/PD1000A

PD1000A アドバンスドモデリング用パワーデバイス測定システムの主な特長 • ベンチの実際の測定を用いて、あらゆるWBG向けにモデルを回路設計者が作成可能*

• 作成したWBGデバイスモデルによる、EMI、突入電流、オーバーシュート、スイッチング時間などのシミュレーション

• デザインの確定前に、EMノイズの原因をシミュレーションで推定可能

• ハードウェア、ソフトウェア、コンサルティング、サポートのフルソリューションをキーサイト1社で提供

* またはデバイスをキーサイトに発送いただければ、必要な測定、およびモデル作成を請け負わせて頂くサービスも提供しています。キーサイトの

測定サービス、ならびにモデリングサービスについてお問い合わせください。

www.keysight.co.jp 3

PD1000Aが優れたモデルを作成する方法

PD1000A アドバンスドモデリング用パワーデバイス測定システムは、3つのサブシステムで構成されています。PD1000A システム制御ソフトウェアがすべてを制御します。

• カーブ・トレーサー・システム（B1506Aとアクセサリで構成）

カーブ・トレーサー・システムによりI-V/CV測定が可能です。この測定により、デバイスが特定の電流／電圧条件でどのように動作するのかをモデリングできます。

• Sパラメータ測定システム（EN5080A、B2902A、アクセサリで構成）

Sパラメータ測定システムは、ゼロバイアス時（オフ）およびバイアス印加時（オン）の条件でデバイスの周波数応答を測定します。この測定により、デバイスが周波数ドメインでどのように動作するのかをモデリングできます。

• ダブルパルス・テスト・システム

DPTは、スイッチング、逆回復、ゲートチャージ、スイッチング軌跡などのパラメータのさまざまな特性評価とパラメータ抽出にも対応しています。これらの測定により、モデルの確度がさらに向上します。

制御ソフトウェアにより、ほぼすべての測定プロセスを自動化でき、作成されたファイルはKeysight W8598BP パワー・エレクトロニクス・モデル・ジェネレーター(PEMG)ソフトウェアにロードできます。ファイルがPEMGにロードされると、ユーザーは4種類のWBGモデルから選択できます。PEMGは、測定と選択されたモデリング式を使用して、モデルを作成します。その後、モデルをキーサイトのAdvanced Design System(ADS)で使用して精密な実環境シミュレーションを実行できます。キーサイトのシミュレーション・ソフトウェア・ツールの詳細については次のページを参照してください：www.keysight.co.jp/find/EDA

PD1000A ソリューション ハードウェア

DPT ダブルパルス・

テスト・システム

カーブ・トレーサー・ システム

Sパラメータ 測定システム

I-V

C-V

ゼロバイアス時の Sパラメータ

バイアス印加時の Sパラメータ

キーサイトの 数学的モデル

測定ファイル

回路／EM シミュレーションと 著しく向上した確度

W8598BPパワー・ エレクトロニクス・モデル・

ジェネレーター・ ソフトウェア・バンドル

モデル パラメータ

ADS/EMPro/ Momentum

キーサイトのシミュレーション・ソフトウェア・ツール の詳細については次のページを参照してください。

www.keysight.co.jp/find/EDA

www.keysight.co.jp 4

仕様／特性の概要

カーブ・トレーサー・システム

以下に、仕様および特性の概要を示します。完全なリストについては次の資料を参照してください：『B1506A パワーデバイス・アナライザ』Data Sheet、カタログ番号5991-4441JAJP

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5991-4441JAJP.pdf

B1506Aの主な仕様 B1506A-H21 B1506A-H51 B1506A-H71

コレクター／ ドレイン チャネル

最大出力 電圧 ±3000 V ±3000 V ±3000 V

電流 パルス ±20 A ±500 A ±1500 A

DC ±1 A ±100 mA

最小分解能（ソース） 電圧 200 nV 25 μV

電流 100 fA 100 fA

最小分解能（測定） 電圧 200 nV 500 nV

電流 10 fA 10 fA

ゲート チャネル

最大出力 電圧 ±100 V

電流 パルス ±1 A

DC ±100 mA

最小分解能（ソース） 電圧 200 nV

電流 500 fA

最小分解能（測定） 電圧 200 nV

電流 10 fA

キャパシタンス 測定

（H21/H51/H71のみ）

最大バイアス ゲート ±100 V

コレクター／ドレイン ±3000 V

周波数レンジ 1 kHz～ 1 MHz

キャパシタンスレンジ 100 fF～1 μF

www.keysight.co.jp 5

Sパラメータ測定システム 以下に、仕様および特性の概要を示します。完全なリストについては次の資料を参照してください：『Keysight E5080A ENA Vector Network Analyzer』Data Sheet、カタログ番号5992-0291EN

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5992-0291EN.pdf

E5080Aの主要な仕様（未補正） ユーザー補正校正：オフ、システム誤差補正：オン

概要 仕様 9 k～50 kHz 50 k～300 kHz 300 k～3 GHz 3 G～6 GHz 6 G～8.5 GHz 8.5 G～9 GHz

方向性 20 20 25 20 15 15

ソースマッチ 20 20 25 20 15 15

ロードマッチ 8 12 17 12 10 8

概要 代表値 9 k～50 kHz 50 k～300 kHz 300 k～3 GHz 3 G～6 GHz 6 G～8.5 GHz 8.5 G～9 GHz

方向性 40 40 40 35 35 35

ソースマッチ 40 40 40 35 35 35

ロードマッチ 12 18 20 20 16 14

伝送 トラッキング ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.2 ±0.2

反射 トラッキング ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.1 ±0.2 ±0.2

概要 代表値 9 k～100 kHz 100 k～50 MHz 50 M～6 GHz 6 G～8.5 GHz 8.5 G～9 GHz

クロストーク 132 141 147 140 130 以下に、特性の概要を示します。特性の完全なリストについては次の資料を参照してください：『Keysight B2900Aシリーズ プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット』Data Sheet、カタログ番号5990-7009JAJP

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5990-7009JAJP.pdf

B2902Aの主な仕様 最大電圧 最大電流

DCまたは パルス

210 V 0.105 A

21 V 1.515 A

6 V 3.03 A

パルスのみ 200 V 1.515 A

6 V 10.5 A

www.keysight.co.jp 6

バイアスティー パラメータ 代表値

インピーダンス 50 Ω

最大電圧 ±42 V

最大電流 5 A

抵抗 （RFポートに対するバイアス入力） 70 MΩ

周波数レンジ 50 kHz～3 GHz（代表値）

立ち上がり時間 100 pS（代表値）

環境温度 23 ℃±5 ℃（校正温度から1 ℃未満の変化）

キャパシタンス （RFポート1～ポート2） 0.15 μF

インダクタンス 185 μH

RFコネクタ SMA（メス）‐ENA、SMA（オス）‐テストフィクスチャ

DCコネクタ 4 mmジャック（バナナジャック）

ダブルパルス・テスト・システム 以下に、仕様および特性の概要を示します。完全なリストについては次の資料を参照してください：『Keysight PD1500ダイナミック・パワー・デバイス・アナライザ／ダブル・パルス・テスター』Data Sheet、カタログ番号5992-3942JAJP

http://literature.cdn.keysight.com/litweb/pdf/5992-3942JAJP.pdf

www.keysight.co.jp 7

1.2 kV/200 Aシステムの主な仕様

カテゴリー 種類 項目 仕様

電気仕様

一般仕様 サンプリングレート 10 Gsa/s

サンプリング確度 12 ppb + 75 ppb/年

スキュー補正確度 200 ps（推定）

ドレイン／ コレクター チャネル

DC

ソース 最大印可電圧 1200 V *1

最大電流 200 A

最小印可電圧 50 V

最小電流 10 A

ゲート DC ソース ハイレベルの最大電圧 29 V

ハイレベルの最小電圧 12 V

ローレベルの最大電圧 0 V

ローレベルの最小電圧 －10 V

AC

DUT MOSFET、IGBT

Si、SiC

TO-247（3ピン）、D2PAK7

温度 室温 （20 ℃～30 ℃）～150 ℃

*1 最大定格1700Vのデバイスに、850V等の動作電圧を印可してテスト実行が可能。1200 Vまで印可でき、それ以上の電圧モニタも可能。

www.keysight.co.jp 8

PD1000Aのアクセサリ

カーブ・トレーサー・システム • inTEST社HP289-PM 自動化高温サーマルプラットフォーム – Keysight B1506A アナライザ用ホットプレート

Data Sheet：http://www.intestthermal.com/pdfs/Thermal_ds/Hot_Plate_Power_Device_Analyzer.pdf

HP289-PMは、Keysight B1506A パワー・デバイス・アナライザに統合できるようにデザインされた温度制御プラットフォームです。プラットフォームにより、プレート温度を遮蔽環境温度から250 ℃まで自動制御してIGBTやMOSFETなどのパワーデバイスの特性を評価できます。

• オプションGTW LAN/GPIB/USBゲートウェイ

LANを介したinTESTホットプレートの制御に必要

• オプションGP0‐GP8 GPIBケーブル（詳細はオーダー情報を参照してください）

LAN/GPIB/USBゲートウェイをホットプレートに接続するために必要

Sパラメータ測定システム • オプションSPK Sパラメータ・アクセサリ・キット

アクセサリキットには次のものが含まれています。

バイアスティー×2（左および右）

テストフィクスチャ×3（TO-220、TO-247、SMDトランジスタパッケージ）

ケーブル：同軸およびバナナ

トルクレンチ

キャリングケース

• PD1010A PD1000A制御のSパラメータ測定制御用ライセンス

組み込み後、30日間の無償試用期間があります。ライセンスはPD1000A 制御ソフトウェアでSパラメータ測定を実行するために必要です。

ダブル・パルス・テスト測定システム • PD1000A 制御ソフトウェアでDPT測定を実行します。

www.keysight.co.jp 9

オーダー情報

PD1000A アドバンスドモデリング用パワーデバイス測定システムのオーダー情報

パワー・デバイス・カーブ・トレーサー・システム

完全なカーブ・トレーサー・システム向けには、オプション100‐106の中から1つ、inTESTサーマルプラットフォーム（ホットプレート）×1、オプションGTW×1、オプションGP0‐GP8の中から1つを選択します。

カーブ・トレーサー・オプション

オプション 概要

101 パワー・デバイス・アナライザ／カーブトレーサー、20 A/3 kV/C-V/ゲートチャージ／ サーマル・フィクスチャ・パッケージ、50 Hz電源周波数

102 パワー・デバイス・アナライザ／カーブトレーサー、20 A/3 kV/C-V/ゲートチャージ／ サーマル・フィクスチャ・パッケージ、60 Hz電源周波数

103 パワー・デバイス・アナライザ／カーブトレーサー、500 A/3 kV/C-V/ゲートチャージ／ サーマル・フィクスチャ・パッケージ、50 Hz電源周波数

104 パワー・デバイス・アナライザ／カーブトレーサー、500 A/3 kV/C-V/ゲートチャージ／ サーマル・フィクスチャ・パッケージ、60 Hz電源周波数

105 パワー・デバイス・アナライザ／カーブトレーサー、1500 A/3 kV/C-V/ゲートチャージ／ サーマル・フィクスチャ・パッケージ、50 Hz電源周波数

106 パワー・デバイス・アナライザ／カーブトレーサー、1500 A/3 kV/C-V/ゲートチャージ／ サーマル・フィクスチャ・パッケージ、60 Hz電源周波数

ホット・プレート・オプション

オプション 概要

inTEST社モデル ＃HP289-PM

***inTEST社に直接オーダーする必要があります：contact sales@intestthermal.com*** Keysight B1505A/B1506A パワー・デバイス・アナライザ（GPIB制御）に統合できるようにデザインされた温度制御プラットフォーム

GTW LAN/GPIB/USBゲートウェイ（LAN‐GPIBを介したinTEST社のホットプレート制御用）

GP0 GPIBケーブル、0.5 m

GP1 GPIBケーブル、1 m

GP2 GPIBケーブル、2 m

GP4 GPIBケーブル、4 m

GP6 GPIBケーブル、6 m

GP8 GPIBケーブル、8 m

www.keysight.co.jp 10

パワーデバイスSパラメータ測定システム

完全なSパラメータ測定システム向けには、オプション201 – 202×1、オプション301 – 302×1、オプションSPK×1、PD1010A×1をオーダーします。

ネットワーク・アナライザ・オプション オプション 概要

201 ENAベクトル・ネットワーク・アナライザ、2ポート・テスト・セット、9 kHz～4.5 GHz、バイアスティー付属（オプション245、019、UNQ）

202 ENAベクトル・ネットワーク・アナライザ、2ポート・テスト・セット、9 kHz～4.5 GHz、バイアスティー付属（オプション245、019、UNQ、810、820、A6J）

バイアス電源オプション オプション 概要

301 プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット、2チャネル、100 fA分解能、210 V、 3 A DC/10.5 Aパルス

302 プレシジョン・ソース／メジャー・ユニット、2チャネル、100 fA分解能、210 V、 3 A DC/10.5 Aパルス（オプションA6J付属）

Sパラメータ測定アクセサリ オプション 概要

PD1010A PD1000A制御ソフトウェアのSパラメータ測定制御用ライセンス

SPK パワー・デバイス・モデリングSパラメータ測定システム・アクセサリ・キット

パワー・デバイス・ダブル・パルス・テスト測定システム

完全なDPT測定システム向けには、以下の各オプションのうち1つをオーダーします。

オプション 概要

400 DSOS104A DPTオシロスコープとアクセサリ

450 オシロスコープ保護プローブ

500 1.2 kV高電圧電源とアクセサリ

530 33512B DPTファンクションジェネレーターとアクセサリ

600 自動校正ベーシックパック

800 DPTラック／安全機能付き筐体／アクセサリ

805 Si/SiCモジュラーシステム用DPTフィクスチャ

821 TO-247用DUTボード（3ピン）

822 D2PAK7用DUTボード

870 Si/SiC用ベーシック・ゲート・ドライバー

890 Si/SiC用クランプ回路

本書の情報は、予告なしに変更されることがあります。© Keysight Technologies, 2019, Published in Japan, May 10, 2019, 5992-2700JAJP 11

詳細情報：www.keysight.co.jp キーサイト・テクノロジー株式会社 本社〒192-8550東京都八王子市高倉町9-1

計測お客様窓口 受付時間 9:00-12:00 / 13:00-18:00（土・日・祭日を除く）

TEL：0120-421-345 (042-656-7832) | Email：contact_japan@keysight.com

電源コードオプション

オプション101‐106、201、301のいずれかをオーダーした場合は、以下の電源ケーブルオプションから1つを選択してください。オーダーしたすべてのオプション向けに適切な電源ケーブルが届きます。

オプション 概要

900 電源ケーブル、英国、シンガポール、マレーシア、香港

901 電源ケーブル、オーストラリア、ニュージーランド

902 電源ケーブル、欧州大陸、インドネシア、韓国、ベトナム

903 電源ケーブル、米国、カナダ(125 V)

904 電源ケーブル、米国、カナダ(250 V)

906 電源ケーブル、スイス

912 電源ケーブル、デンマーク

917 電源ケーブル、インド

918 電源ケーブル、日本(100 V)

919 電源ケーブル、イスラエル

920 電源ケーブル、アルゼンチン

921 電源ケーブル、チリ

922 電源ケーブル、中華人民共和国

923 電源ケーブル、南アフリカ

927 電源ケーブル、タイ、フィリピン

929 電源ケーブル、日本(250 V)

930 電源ケーブル、ブラジル

931 電源ケーブル、台湾

932 電源ケーブル、カンボジア

PD1000A 測定サービス 独自のPD1000Aソリューションの所有にご興味がある方は、

PD1000A 測定サービスの詳細についてキーサイトにお問い合わせください。