[發明專利]一種利用反向特性測試肖特基二極管熱阻的方法

在審

• 申請號: 202010562246.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111693840A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 王永恒;王卿璞;任丕堯;保愛林;顧在意;郭慶磊
• 申請（專利權）人: 山東寶乘電子有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 鄧愛民

本發明涉及一種利用反向特性測試肖特基二極管熱阻的方法，區別于現有測試方法中將熱敏電壓作為熱敏參數來表征結溫，本發明選擇肖特基芯片在指定反向電壓下的反向電流I_R作為熱敏參數，利用肖特基二極管的反向電流與結溫呈指數函數關系確定熱阻測試時的熱敏校正曲線；然后再對肖特基二極管進行穩態偏置電壓下的反向電流測試，進而計算出肖特基二極管的結溫、反向功耗、以及熱阻值。采用本發明所提供的熱阻測試方法無需配置專用測試設備，整個測試過程所使用的測試設備均為常規測試儀器，測試系統的連接結構非常簡單，也很容易實現，對于不具備專用測試設備的中小企業也可以輕松實現對肖特基二極管熱阻的測試，測試成本得以降低。

技術領域

本發明涉及半導體功率器件特性參數的測試，具體涉及一種利用反向特性測試肖特基二極管熱阻的方法。

背景技術

熱阻是衡量二極管散熱能力的一個重要的熱學參數，其物理意義可以類比于一個電阻，電阻在電路中限制或阻礙了電流的流動。而熱阻在器件中限制了熱能量的流動或轉移。

二極管在工作中自身的功耗將全部轉化為熱量，這一熱量發自其中的芯片，并使芯片的溫度升高，而芯片的溫度越高工作越不穩定，損壞的風險越大。所以通常依據二極管工作的環境溫度來限制通過二極管的電流，并以此來限制芯片的工作結溫。對于大功率二極管還可通過安裝散熱器使熱量更快的散失到環境來保持結溫穩定于規定范圍。

結溫與功耗、環境溫度或器件外殼溫度有關，當功耗、環境溫度一定時，結溫取決于應用系統將功耗產生的熱量傳遞到環境的能力，亦即取決于結到環境的安裝熱阻。在具體應用中，安裝后的熱阻和環境溫度以及交替于正反向工作狀態的正向功耗、開關功耗、反向功耗決定了結溫及波動的幅度。頻率越低開關功耗在總的功耗中占的比例越低，對結溫波動的影響越小；而一般情況下反向功耗遠小于正向功耗，故結溫及在其均值附近波動的幅度主要由正向功耗或正向電流決定。因此國際電工委員會(IEC)將結溫作為約束條件利用電流降額曲線對器件的環境溫度或外殼溫度、功耗或電流予以了限制。

二極管的正向功耗P(W)、結溫T_j(℃)、環境溫度T_a(℃)、熱阻R_ja(℃/W)有以下關系：

P＝I_F×V_F＝(T_j-T_a)/R_ja (1)

其中：

I_F為正向電流(A)；

V_F為正向電壓(V)；

R_ja為從芯片的PN結到環境的熱阻(℃/W)。

以上參數中除T_j、R_ja以外皆可測試，而如果已知在以上諸條件時的T_j即可計算R_ja，并進而確定額定電流I_F(AV)。

在額定條件下流過二極管的正向電流叫額定電流，額定條件實際是一個或一組規定的條件，在上式中如果規定一個最高結溫作為額定結溫，規定一安裝條件作為確定額定電流的安裝條件，則通過上式可確定熱阻及額定電流。

公式(1)實際上也給出了熱阻的定義，將其稍作變化得到熱阻的表達式為：

R_ja＝(T_j-T_a)/P (2)

公式(2)說明：在環境溫度T_a時，由芯片中的功耗P產生了結到環境的溫差T_j-T_a，而單位功率所導致的溫差即為熱阻。