[發明專利]功率半導體器件特性統計學測試方法

有效

• 申請號: 201811628403.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109765471B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 馬柯;林家揚;朱曄
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供了一種功率半導體器件特性統計學測試方法，包括：在一個測試周期內測試設定電流值下開關管的開關特性、導通特性以及二極管的導通特性、恢復特性；可通過循環測試模式獲得多組特性數據，通過計算得到設定電壓、溫度、電流等級下的器件特性概率密度函數；從而可通過變量測試模式，控制電壓、溫度、電流中的兩項為定值，改變其中一項進行連續多周期測試，得到該變量各等級下的器件特性的概率密度函數，并根據置信區間繪制出以概率分布帶，代替傳統單一曲線的特性?電流圖、特性?電壓圖、特性?溫度圖，使得功率半導體器件特性的數據具有統計學規律。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體地，涉及功率半導體器件特性統計學測試方法。

背景技術

隨著電力電子器件額定容量的升高，以及工作環境的復雜化，應用中對功率半導體器件可靠性的要求也越來越高功率半導體作為昂貴元件和主要熱源，對其熱特性進行準確的建模與評估是提高電力電子設備經濟性和安全性的重要途徑。為了對電力電子系統的熱特性和老化進行更準確的預測，不僅需要得到功率半導體器件在工作狀態下的開關、導通特性，還要考慮到同一型號不同器件之間的差異性和測試結果存在的誤差。因此得到功率半導體器件特性參數的概率分布，有著重要意義。

功率半導體器件的特性測試包括開關特性、導通特性和恢復特性。現有的技術通常采用雙脈沖測試方法對功率半導體器件開關特性進行提取，采用I/V曲線量測儀對功率半導體器件導通特性進行提取。然而這些方法均存在負載電流、器件溫度不方便調節；無法在相同電氣、溫度狀態下連續重復測試；測試效率低，一次只能測一個器件的開關特性或恢復特性等問題，難以滿足上述要求。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種功率半導體器件特性統計學測試方法。

本發明提供一種功率半導體器件特性統計學測試方法，包括：

設定測試周期和待測試的電壓、電流、溫度等級；

在一個測試周期內，測試設定條件下被測模塊中開關管的開關特性、導通特性，以及二極管的恢復特性、導通特性；

通過循環測試多個測試周期，得到預設電壓、溫度、電流條件下，功率半導體器件特性的多組特性數據；根據該多組特性數據，得到預設條件下功率半導體器件特性數據的概率密度函數。

可選地，還包括：

控制電壓、溫度、電流條件中的任意兩項為定值，改變剩余一項條件的值，連續測試多個測試周期，得到不同測試條件下，功率半導體器件特性的多組特性數據；并根據多組特性數據，得到不同條件下功率半導體器件特性數據的概率密度函數。

可選地，還包括：根據器件特性的概率密度函數，繪制出以下任一或任多概率分布區間：

功率半導體器件特性與電流關系下的概率分布區間；

功率半導體器件特性與電壓關系下的概率分布區間；

功率半導體器件特性與溫度關系下的概率分布區間。

可選地，所述被測模塊中包含有至少一個被測單元，所述被測單元用于模擬功率半導體器件的工作狀態；所述被測單元中包含有由開關管和二極管在內的功率半導體器件所構成的任意拓撲形式的全橋結構以及相對應的負載模塊；

其中，所述功率半導體器件包括以下任一或者任多特征：

包括基于模塊、壓接、分立式封裝技術在內的功率半導體器件；

包括基于硅、碳化硅、氮化鎵在內的半導體芯片；

所述負載模塊包括以下任一特征：

純電感電路；

電感、電容、電阻、變壓器所組成的混合型電阻抗網絡。