[發(fā)明專利]一種MOS管自動功率老化測試系統(tǒng)及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911307446.8
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111060798B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊修杰;甘蓉;陳艷;李蓉;劉浩峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國測試技術(shù)研究院流量研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 成都禾創(chuàng)知家知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51284
• 代理人: 裴娟

本發(fā)明公開了一種MOS管自動功率老化測試系統(tǒng)及測試方法，所述測試系統(tǒng)由人機交互接口單元、電源單元和老化板三部分構(gòu)成；人機交互接口單元通過RS485總線與老化板進行通信，實現(xiàn)老化數(shù)據(jù)的下載和老化狀態(tài)的實時顯示；電源單元采用可調(diào)電源為老化板提供工作電源，根據(jù)受試器件確定電源參數(shù)；老化板負責(zé)受試器件的老化工作，并將老化狀況實時傳輸?shù)饺藱C交互接口單元；所述老化板包括恒定功率老化和循環(huán)加熱老化兩種工作模式。本發(fā)明老化測試系統(tǒng)及測試方法使老化過程中受試器件的結(jié)溫盡量控制在最高允許結(jié)溫附近，實現(xiàn)對受試MOS管的全面老化，老化更充分，使得MOS管測試更加可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及MOS管測試領(lǐng)域，特別是一種MOS管自動功率老化測試系統(tǒng)及測試方法。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷進步，電子技術(shù)的應(yīng)用使智能化和自動化已成為我國人民日常生活的一部分。由于其應(yīng)用的廣泛性，使用過程中如果發(fā)生大面積故障將造成無法估計損失，其可靠性要求不斷提高。半導(dǎo)體器件作為電子設(shè)備的核心，其可靠性尤為重要。但是半導(dǎo)體器件制作工藝復(fù)雜性以及其壽命特點(浴盆失效概率)，很難從外觀上檢測其好壞。特別是對于有大功率輸出的電子產(chǎn)品，功率器件在輸送功率的同時，器件本身也要消耗一部分功率，這部分功率直接表現(xiàn)在使器件溫度升高，當溫度升高到一定程度，就會使器件燒壞。

器件的生產(chǎn)過程中涉及諸多環(huán)節(jié)，實際使用過程中在溫升作用下難免發(fā)生故障，因此在可靠性要求高的場合，應(yīng)該利用半導(dǎo)體器件的浴盆效應(yīng)，對驅(qū)動器件進行老化篩選，在產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)前針對半導(dǎo)體器件的功能及使用場景進行老化測試，評估其質(zhì)量，提前將有問題的器件篩選出來，提高電子產(chǎn)品的可靠性。

現(xiàn)有老化方法：功率器件工作過程中自身消耗的功率直接體現(xiàn)在產(chǎn)生熱量，升高結(jié)溫，如果器件內(nèi)部結(jié)溫與外部環(huán)境溫度存在溫差，熱量擴散到外部空間，傳遞過程會有阻力，定義為熱阻，熱阻與環(huán)境溫度、結(jié)溫、和耗散功率有關(guān)，具體為：

其中，R_T為熱阻，單位為℃/W；T_jm為最高允許結(jié)溫；T_a為環(huán)境溫度；P_cm為環(huán)境溫度為T_a時，器件允許的最大耗散功率。

熱阻對功率器件的使用影響較大，熱阻越小，器件PN結(jié)所能承受的耗散功率越大，設(shè)計中一般需要對熱阻進行仔細計算。當功率器件殼體上裝有散熱片使用時，R_T由三部分組成，R_T＝R_jc+R_cs+R_sa，R_jc為結(jié)殼間熱阻；R_cs為晶體管外殼與散熱器間的熱阻；R_sa為散熱器與環(huán)境間的熱阻，熱阻一般較小。當功率器件不裝散熱片使用時，R_T＝R_ja，R_ja為結(jié)與環(huán)境間的熱阻，一般較大。R_jc、R_cs和R_ja在器件手冊中會給出。

通常的器件老化方法的是采用穩(wěn)態(tài)工作壽命法，具體為使器件工作在一定環(huán)境溫度下，對其持續(xù)施加對應(yīng)的P_cm，試結(jié)溫到達T_jm。變換公式(1)為：

其中，R_T對于特定器件手冊中一般會給出。以公式(2)為基礎(chǔ)計算老化參數(shù)，完成老化工作。另外研究表明，功率管達到某一累計失效概率F(t)的時間t和功率管結(jié)溫T_j的關(guān)系滿足方程：

Ln(t)＝A+B/T_j (3)