功率半導(dǎo)體器件動態(tài)參數(shù)測試方案

2022-09-26 10:43:17

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功率半導(dǎo)體器件是進行電能（功率）處理的半導(dǎo)體產(chǎn)品，是弱電控制與強電運行間的橋梁。在將來，電能將一直是人類消耗的大能源。從手機、電視、洗衣機、到高鐵，均離不開電能。無論是水電、火電、風(fēng)電，以及電池提供的化學(xué)電能，大部分均無法直接使用，75%以上的電能應(yīng)用需由功率半導(dǎo)體器件進行功率變換以后才能供設(shè)備使用。功率半導(dǎo)體作為一種重要的元器件，在強電與弱電之間的轉(zhuǎn)換控制中起著非常重要的作用，一直受工程師的喜愛和關(guān)注。功率半導(dǎo)體器件在相關(guān)電源電路中的應(yīng)用已經(jīng)不可替代。

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隨著半導(dǎo)體功率器件國產(chǎn)化以及需求不斷增長，尤其在汽車、光伏、工控、新材料、生物、高端裝備制造、智能電網(wǎng)、軌道交通、風(fēng)力發(fā)電等新一代的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，都離不開功率半導(dǎo)體器件的支撐。以第三代半導(dǎo)體器件為核心的功率半導(dǎo)體器件更是突飛猛進。在半導(dǎo)體功率器件行業(yè)的飛速發(fā)展的同時，從半導(dǎo)體功率器件的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、以及使用，都需要進行相應(yīng)的電參數(shù)測試，解決設(shè)計問題并縮短開發(fā)周期。

如何保證選用的半導(dǎo)體功率器件能穩(wěn)定可靠地運行在設(shè)計的電源產(chǎn)品中，半導(dǎo)體開關(guān)器件的動態(tài)特性直接影響變換器的性能，因此半導(dǎo)體功率器件的動態(tài)參數(shù)測試非常重要。器件在不同的溫度下的特性，柵極驅(qū)動特性、關(guān)斷時的過壓特性、開關(guān)損耗、二極管的反向恢復(fù)特性等器件特性，如何才能準確測量半導(dǎo)體功率器件的動態(tài)參數(shù)？本文將深入講解功率半導(dǎo)體器件動態(tài)參數(shù)測試。

功率半導(dǎo)體器件的主要特性

通常，功率半導(dǎo)體器件參數(shù)分為靜態(tài)、動態(tài)、開關(guān)特性，工程師如何選擇一款合適的功率器件，以便能夠穩(wěn)定可靠的融入到所設(shè)計的電路中，就需要了解功率半導(dǎo)體器件的靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)、以及開關(guān)特性等。下面是幾種功率器件典型的特征參數(shù)：

1、靜態(tài)參數(shù)測試

靜態(tài)特性主要是表征器件本征特性指標(biāo)，可評估器件的性能好壞，驗證器件的指標(biāo)是否一致。2600-PCT半導(dǎo)體器件靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)支持全系列器件的類型和測試參數(shù)，提供了完整的器件特性分析，包括實時跟蹤模式及全部參數(shù)模式，實時跟蹤模式用來迅速檢查基礎(chǔ)器件參數(shù)，如擊穿電壓；全部參數(shù)模式用來提取精準的器件參數(shù)。關(guān)于靜態(tài)參數(shù)測試，可以參考本公眾號以前發(fā)布的文章和視頻《硬核！一文帶你搞懂半導(dǎo)體器件靜態(tài)參數(shù)測試！》

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2、動態(tài)參數(shù)和開關(guān)特性測試

動態(tài)參數(shù)測試：動態(tài)參數(shù)的優(yōu)良決定著器件的開關(guān)性能。通常希望的半導(dǎo)體功率器件的開關(guān)速度快、開關(guān)時間短、開關(guān)損耗小。但實際應(yīng)用中，影響開關(guān)特性的參數(shù)會有很多，如續(xù)流二極管的反向恢復(fù)參數(shù)，柵極/漏極、柵極/源極、漏極/源極電容、柵極電荷的存在，因此對這些參數(shù)的測試，也非常重要。開關(guān)特性決定裝置的開關(guān)損耗等，會直接影響器件變換器的性能。因此準確地測量功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)特性非常重要。

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3、極限能力測試

極限力測試：如浪涌電流測試和雪崩能量測試。浪涌電流是指電源接通瞬間或是在電路出現(xiàn)異常情況下產(chǎn)生的遠大于穩(wěn)態(tài)電流的峰值電流或過載電流。雪崩耐量即向半導(dǎo)體的接合部施加較大的反向衰減偏壓時，電場衰減電流的流動會引起雪崩衰減，此時元件可吸收的能量稱為雪崩耐量。

半導(dǎo)體器件動態(tài)參數(shù)測試方案

在半導(dǎo)體功率器件行業(yè)的飛速發(fā)展的同時，如何保證選用的高速功率器件能穩(wěn)定可靠地運行在設(shè)計的電源產(chǎn)品中，需要了解功率器件的動態(tài)特性，因此準確地測量功率半導(dǎo)體器件的動態(tài)特性非常重要。

泰克的DPT1000A 功率器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)，專門用于針對第三代半導(dǎo)體功率器件的動態(tài)特性分析測試，解決工程師在功率器件動態(tài)特性表征中常見的疑難問題，其中包括：如何設(shè)計高速驅(qū)動電路，如何適配多種芯片封裝形式，如何選擇和連接探頭進行信號測試，如何優(yōu)化和抑制測試過程中的噪聲和干擾。DPT1000A測試系統(tǒng)幫助工程師在研發(fā)設(shè)計、失效分析、進廠檢測快速評估半導(dǎo)體器件的性能。該半導(dǎo)體器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)具備極高的測試靈活性，可根據(jù)需求定制驅(qū)動電路板設(shè)計，可更改柵極電阻，負載電感等關(guān)鍵器件參數(shù)。

半導(dǎo)體器件動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)由功率器件雙脈沖測試驅(qū)動板、高壓防護罩、芯片溫控系統(tǒng)、泰克高精度 示波器、光隔離探頭、雙脈沖信號源、高壓電源和自動化測試軟件組成。通過上位機軟件配置測試設(shè)備和測試項目完成自動測試，并生成測試結(jié)果報告。

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測試系統(tǒng)方案特點和優(yōu)勢

1、測試靈活

該動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)具備很高的測試靈活性，軟硬件設(shè)計方案均由國內(nèi)團隊開發(fā)，可適配更多種封裝和不同工作條件下的功率器件，可根據(jù)客戶需求定制驅(qū)動電路板設(shè)計，更改柵極電阻，負載電感等關(guān)鍵器件參數(shù)，因此可以滿足多種測試和應(yīng)用場景需求。

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2、高精度

使用泰克公司新推出的12bit高分辨率示波器，可獲取波形的細節(jié)，得到準確的動態(tài)參數(shù)的測試結(jié)果；可支持8通道同時測量，對于半橋結(jié)構(gòu)雙脈沖測試電路，支持同時對上下管信號進行同步測試。

使用高共模抑制比的高壓差分光隔離探頭，為第三代半導(dǎo)體器件動態(tài)特性表征提供更高帶寬和更高測試精度，可以在上管測試中提供更準確的波形數(shù)據(jù)。滿足新一代SiC/GaN半導(dǎo)體器件更高電壓和更快開關(guān)速度的測量要求，更加適合高浮地電壓下，上管柵極信號的準確測量。

針對系統(tǒng)中高速電流的測試，使用高精度電流傳感器，得到更高的電流測試帶寬和更準確的電流波形。

采用低回路電感設(shè)計（<50nH@2000V系統(tǒng)）。

測試方案完全符合IEC60747-8/9 JEDEC標(biāo)準。

3、高效率

可進行DPT/QG/Rds(on)測試，單次測試即可完成開關(guān)特性和反向恢復(fù)特性測試。

4、使用簡單方便

軟件操作簡單易學(xué)。

完善的自動化測試軟件，一鍵式完成動態(tài)參數(shù)測試。