[發明專利]一種基于同軸電阻的IGBT可靠性測試方法及系統

在審

• 申請號: 201711295700.8
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108051721A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 沈培鋒;李國杰;楊豐源;李勇;藍葉鋒;郭有強;楊光;劉歡;王凌燕;鄭思源;武建文
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司;上海交通大學;國網江蘇省電力有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝;查俊奎

本發明公開了基于同軸電阻的IGBT可靠性測試方法，其特征在于，包括如下步驟，1)選擇一IGBT測試電路，所述IGBT測試電路具有輸出端，以提供測試電流；2)選擇一同軸電阻，所述同軸電阻的輸入端與被測IGBT的發射極串聯，將被測IGBT的集電極和同軸電阻的輸出端連接在IGBT測試電路的輸出端；3)給被測IGBT的門極輸入PWM脈沖，利用示波器顯示同軸電阻兩端電壓波形，測得同軸電阻兩端電壓值，將同軸電阻兩端電壓值除以同軸電阻兩電阻計算而得到被測IGBT的集電極電流Ic。

技術領域

本發明屬于大容量半導體測試技術領域，尤其涉及一種大容量IGBT的可靠性測試方法及系統。

背景技術

目前以大容量IGBT為代表的全控型功率器件不僅是大功率變流器的核心部件，更是確保變流系統安全可靠運行的基石。而其中行之有效的方法是在確保IGBT芯片結溫在安全可控的工作范圍內，通過對IGBT實際結溫的在線檢測，即可做到前提過溫保護、降額冷卻等有效措施，盡可能地優化高壓大功率IGBT模塊的應用潛能。而對IGBT的深入研究需要借助IGBT測試電路。了解IGBT實際結溫的變化引起那些特性參數變化。

目前熱敏感電參數法具有響應快、精度高、可在線測量等優點，極具學術研究與工業應用價值。得到了國內外學者廣泛而深入的關注，并取得了一定的研究成果。主流電參數選用IGBT的飽和壓降Vce，集電極電流Ic，門極驅動電壓Vge。目前IGBT測試電路也主要提取Vce，Ic，Vge等這些參數上來。Vce參數的提取可以直接采用高壓有源探頭進行測量，如果實驗條件允許甚至可以采用高壓無源探頭來進行測量，實驗波形精度會有一些改善。Vge參數的提取可以采用常見的電壓探頭進行測量。但是集電極電流Ic較大，給測量帶來不少問題，一般方法采用電流互感器，羅氏線圈，這樣會引入干擾，而且這些傳感器延遲比較大，精度比較低，對測試結果影響較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：大容量IGBT的集電極電流Ic較大，給測量帶來不少問題，一般方法采用電流互感器，羅氏線圈，這樣會引入干擾，而且這些傳感器延遲比較大，精度比較低，對測試結果影響較大。

針對上述IGBT測試方法所存在的問題，本發明提出了基于同軸電阻的IGBT可靠性測試方法，包括如下步驟，1)選擇一IGBT測試電路，所述IGBT測試電路具有輸出端，以提供穩定的測試電流；

2)選擇一同軸電阻，所述同軸電阻的輸入端與被測IGBT的發射極串聯，將被測IGBT的集電極和同軸電阻的輸出端連接在IGBT測試電路的輸出端；

3)給被測IGBT的門極輸入PWM脈沖，利用示波器顯示同軸電阻兩端電壓波形，測得同軸電阻兩端電壓值，將同軸電阻兩端電壓值除以同軸電阻的電阻計算而得到流經被測IGBT的集電極的電流Ic。

一種IGBT可靠性測試系統，包括IGBT測試電路、被測IGBT、同軸電阻和示波器，所述IGBT測試電路包括第一直流源、濾波電容、第一空心電感、第一IGBT和第二直流電源；所述濾波電容的兩端與第一直流源的正負極連接，所述第一直流源的正極與第一空心電感的一端、第一IGBT的集電極連接，所述第二直流電源與第一IGBT的門極連接以控制第一IGBT在測試過程中保持關斷，所述第一IGBT的發射極與第一空心電感的另一端連接且作為IGBT測試電路的一輸出端，所述同軸電阻的輸入端與被測IGBT的發射極串聯，所述被測IGBT的集電極與IGBT測試電路的一輸出端連接，所述第一直流源的負極作為IGBT測試電路的另一輸出端，所述同軸電阻的輸出端與IGBT測試電路的另一輸出端連接，所述示波器與同軸電阻連接以測試同軸電阻的端電壓，被測IGBT的門極用于接入外部的PWM脈沖。

進一步地，所述同軸電阻采用T&M Research products Inc公司生產的,型號為1M-2，其具有BNC接口，所述示波器通過帶BNC接頭的雙絞線與同軸電阻的BNC接口連接。