功率半导体器件动态参数测试方案

2022-09-26 10:43:17

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功率半导体器件是进行电能（功率）处理的半导体产品，是弱电控制与强电运行间的桥梁。在将来，电能将一直是人类消耗的大能源。从手机、电视、洗衣机、到高铁，均离不开电能。无论是水电、火电、风电，以及电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需由功率半导体器件进行功率变换以后才能供设备使用。功率半导体作为一种重要的元器件，在强电与弱电之间的转换控制中起着非常重要的作用，一直受工程师的喜爱和关注。功率半导体器件在相关电源电路中的应用已经不可替代。

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随着半导体功率器件国产化以及需求不断增长，尤其在汽车、光伏、工控、新材料、生物、高端装备制造、智能电网、轨道交通、风力发电等新一代的信息技术产业的发展，都离不开功率半导体器件的支撑。以第三代半导体器件为核心的功率半导体器件更是突飞猛进。在半导体功率器件行业的飞速发展的同时，从半导体功率器件的设计、研发、生产、以及使用，都需要进行相应的电参数测试，解决设计问题并缩短开发周期。

如何保证选用的半导体功率器件能稳定可靠地运行在设计的电源产品中，半导体开关器件的动态特性直接影响变换器的性能，因此半导体功率器件的动态参数测试非常重要。器件在不同的温度下的特性，栅极驱动特性、关断时的过压特性、开关损耗、二极管的反向恢复特性等器件特性，如何才能准确测量半导体功率器件的动态参数？本文将深入讲解功率半导体器件动态参数测试。

功率半导体器件的主要特性

通常，功率半导体器件参数分为静态、动态、开关特性，工程师如何选择一款合适的功率器件，以便能够稳定可靠的融入到所设计的电路中，就需要了解功率半导体器件的静态参数、动态参数、以及开关特性等。下面是几种功率器件典型的特征参数：

1、静态参数测试

静态特性主要是表征器件本征特性指标，可评估器件的性能好坏，验证器件的指标是否一致。2600-PCT半导体器件静态参数测试系统支持全系列器件的类型和测试参数，提供了完整的器件特性分析，包括实时跟踪模式及全部参数模式，实时跟踪模式用来迅速检查基础器件参数，如击穿电压；全部参数模式用来提取精准的器件参数。关于静态参数测试，可以参考本公众号以前发布的文章和视频《硬核！一文带你搞懂半导体器件静态参数测试！》

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2、动态参数和开关特性测试

动态参数测试：动态参数的优良决定着器件的开关性能。通常希望的半导体功率器件的开关速度快、开关时间短、开关损耗小。但实际应用中，影响开关特性的参数会有很多，如续流二极管的反向恢复参数，栅极/漏极、栅极/源极、漏极/源极电容、栅极电荷的存在，因此对这些参数的测试，也非常重要。开关特性决定装置的开关损耗等，会直接影响器件变换器的性能。因此准确地测量功率半导体器件的开关特性非常重要。

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3、极限能力测试

极限力测试：如浪涌电流测试和雪崩能量测试。浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。雪崩耐量即向半导体的接合部施加较大的反向衰减偏压时，电场衰减电流的流动会引起雪崩衰减，此时元件可吸收的能量称为雪崩耐量。

半导体器件动态参数测试方案

在半导体功率器件行业的飞速发展的同时，如何保证选用的高速功率器件能稳定可靠地运行在设计的电源产品中，需要了解功率器件的动态特性，因此准确地测量功率半导体器件的动态特性非常重要。

泰克的DPT1000A 功率器件动态参数测试系统，专门用于针对第三代半导体功率器件的动态特性分析测试，解决工程师在功率器件动态特性表征中常见的疑难问题，其中包括：如何设计高速驱动电路，如何适配多种芯片封装形式，如何选择和连接探头进行信号测试，如何优化和抑制测试过程中的噪声和干扰。DPT1000A测试系统帮助工程师在研发设计、失效分析、进厂检测快速评估半导体器件的性能。该半导体器件动态参数测试系统具备极高的测试灵活性，可根据需求定制驱动电路板设计，可更改栅极电阻，负载电感等关键器件参数。

半导体器件动态参数测试系统由功率器件双脉冲测试驱动板、高压防护罩、芯片温控系统、泰克高精度 示波器、光隔离探头、双脉冲信号源、高压电源和自动化测试软件组成。通过上位机软件配置测试设备和测试项目完成自动测试，并生成测试结果报告。

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