[發明專利]GaN功率器件的結溫測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202011157532.8
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112345907A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 賀致遠;陳義強;陳媛;路國光;黃云;恩云飛
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所（（工業和信息化部電子第五研究所）（中國賽寶實驗室））
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 繆成珠

本申請涉及半導體技術領域，具體公開一種GaN功率器件的結溫測試裝置及方法。裝置包括控制模塊、電壓產生模塊、電流產生模塊以及電壓測量模塊；電壓產生模塊用于根據控制模塊的控制指令輸出開啟電壓至柵極，以使GaN功率器件導通；電流產生模塊用于根據控制模塊的控制指令，在GaN功率器件導通后輸出脈沖電流至源極和漏極之間；電壓測量模塊連接于源極和漏極的兩端，用于根據控制模塊的控制指令，測量源漏極兩端電壓；控制模塊用于根據測量到的源漏極兩端電壓確定GaN功率器件的結溫。解決了小電流注入導致的測試電壓過低，整體測試精度低的問題，由于脈沖電流導通時間較短，因此避免大電流注入導致的引入額外熱量過多的問題，提高了結溫測試的精準度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種GaN功率器件的結溫測試裝置及方法。

背景技術

功率器件的結溫數據是評估其可靠性的重要指標，結溫波動以及平均結溫等指標都將直接影響器件的壽命，因此準確的結溫監測可為器件狀態管理、性能評估、健康狀態評估以及壽命預計提供重要依據。

例如，針對Si基MOSFET器件，通常采用小電流條件下測試源極和漏極間的寄生體二極管結壓實現較為精準的結溫測試，小電流一般在mA級別，其好處是引入的額外熱量很小，能夠準備反映器件的實際結溫。但是針對GaN功率器件而言，由于其導通電阻較小(幾毫歐-幾十毫歐)，若采用小電流注入，則將導致測試電壓過低(μV-mV級別)，抗電噪聲干擾能力較差，影響整體測試精度，若采用大電流，器件自發熱，引入了大量額外熱量，最終獲得的結溫并非真實的器件結溫，無法實現精準的結溫測試。

發明內容

基于此，有必要針對無法對GaN功率器件的結溫進行精準測試的問題，提供一種GaN功率器件的結溫測試裝置及方法。

一種GaN功率器件的結溫測試裝置，所述GaN功率器件包括柵極、源極和漏極，所述結溫測試裝置包括控制模塊、電壓產生模塊、電流產生模塊以及電壓測量模塊；

所述電壓產生模塊分別連接所述柵極和所述控制模塊，用于根據所述控制模塊的控制指令輸出開啟電壓至所述柵極，以使所述GaN功率器件導通；

所述電流產生模塊連接于所述源極和所述漏極的兩端，同時連接所述控制模塊，用于根據所述控制模塊的控制指令，在所述GaN功率器件導通后輸出脈沖電流至所述源極和所述漏極之間；

所述電壓測量模塊連接于所述源極和所述漏極的兩端，同時連接所述控制模塊，用于根據所述控制模塊的控制指令，測量所述源極和所述漏極兩端電壓；

所述控制模塊用于輸出對應的控制指令至所述電壓產生模塊、所述電流產生模塊以及電壓測量模塊，并根據測量到的所述源極和所述漏極兩端電壓確定所述GaN功率器件的結溫。

在其中一個實施例中，所述結溫測試裝置還包括存儲模塊，所述存儲模塊與所述控制模塊連接，用于存儲所述GaN功率器件結溫與源漏極兩端壓差的映射關系，所述控制模塊用于根據測量到的所述源極和所述漏極兩端電壓，以及所述GaN功率器件結溫與源漏極兩端壓差的映射關系確定所述GaN功率器件的結溫。

在其中一個實施例中，所述電壓產生模塊包括電壓脈沖產生器。

在其中一個實施例中，所述電流產生模塊包括脈沖電流源，所述脈沖電流的大小位于1-100A之間，所述脈沖電流的寬度位于1μs-10ms之間。

在其中一個實施例中，所述電壓測量模塊包括電壓表。

一種GaN功率器件的結溫測試方法，所述GaN功率器件包括柵極、源極和漏極，所述結溫測量方法包括：

輸出開啟電壓至所述柵極，以導通所述GaN功率器件；

輸出脈沖電流至所述源極和漏極之間，同時測量所述源極和所述漏極兩端電壓；