[發明專利]一種用于半導體電流密度分析的磁場反演電流計算方法

有效

• 申請號: 202110016867.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112858862B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 趙彪;周文鵬;余占清;曾嶸;吳錦鵬;陳政宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R19/08
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新;史光偉

本發明提供一種用于半導體電流密度分析的磁場反演電流計算方法，包括如下步驟：通過磁場測定裝置測定被測半導體同平面近處指定同心圓位置的切向磁場，得到切向磁場測定集合；計算被測半導體同平面近處所述指定同心圓位置的疊加磁場，得到切向磁場計算集合；根據所述切向磁場測定集合與所述切向磁場計算集合構建適應值函數；基于所述適應值函數進行半導體電流的啟發式搜索計算。解決現有大功率壓接式半導體器件通常為圓餅狀或者方形封裝的密封結構，受限于這種密封結構，難以探測到內部的電流密度分布情況的問題。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件測試領域，具體涉及一種用于半導體電流密度分析的磁場反演電流計算方法。

背景技術

隨著可再生能源和直流電網的快速發展，基于大功率壓接式半導體的功率變換技術以及電流開斷技術得到深入研究和應用，作為核心元件，大功率壓接式半導體的電流和電壓等級是最重要的應用指標，一般來講，大功率壓接式半導體通常為整晶圓的多元胞并聯或者從晶圓切割下來的多個獨立芯片并聯使用，因此在器件穩態通流以及瞬態關斷時可能會出現電流不均衡的情況導致器件失效，同時器件在失效后維持長期短路通流過程中由于失效點不確定也會引發電流密度不均衡，從而造成器件熱不平衡，引發器件短路狀態不穩定，對電網的正常運行造成較大干擾，但是現有的大功率壓接式半導體器件通常為圓餅狀或者方形封裝的密封結構，受限于這種密封結構，一般方法難以探測到內部的電流密度分布情況，這對于器件失效機理的研究和優化造成了較大的阻礙。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明提供一種用于半導體電流密度分析的磁場反演電流計算方法，解決現有大功率壓接式半導體器件通常為圓餅狀或者方形封裝的密封結構，受限于這種密封結構，難以探測到內部的電流密度分布情況的問題。

本發明通過如下技術方案實現：

本發明的一種用于半導體電流密度分析的磁場反演電流計算方法，包括如下步驟：

通過磁場測定裝置測定被測半導體同平面近處指定同心圓位置的切向磁場，得到切向磁場測定集合；

計算被測半導體同平面近處所述指定同心圓位置的疊加磁場，得到切向磁場計算集合；

根據所述切向磁場測定集合與所述切向磁場計算集合構建適應值函數；

基于所述適應值函數進行半導體電流的啟發式搜索計算。

進一步的，通過磁場測定裝置測定被測半導體同平面近處指定同心圓位置的切向磁場，得到切向磁場測定集合，具體包括：

在被測半導體同平面近處指定同心圓位置設定m個磁場測量點Q₁…Q_m；

通過所述磁場測定裝置對所述m個磁場測量點Q₁…Q_m測定切向磁場，構成切向磁場測定集合。

進一步的，所述計算被測半導體同平面近處所述指定同心圓位置的疊加磁場強度，具體包括：

對被測半導體內部進行區域劃分，構建等效細線電流集合；

根據所述切向磁場，通過畢奧-薩伐尓定律計算等效細線電流集合內n個細線電流I_i在磁場測量點Q_j的疊加磁場，得到切向磁場計算集合，其中，i＝1....,n，j＝1...,m。

進一步的，所述疊加磁場通過下式計算得出：