[發(fā)明專利]一種高壓大功率器件的高溫高濕高壓反偏測試系統(tǒng)及其測試方法

在審

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• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113514746A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 鄧二平;王延浩;吳立信;黃永章
• 申請（專利權）人: 華電（煙臺）功率半導體技術研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 煙臺智宇知識產(chǎn)權事務所(特殊普通合伙) 37230
• 代理人: 李增發(fā)

本發(fā)明是一種高壓大功率器件的高溫高濕高壓反偏測試系統(tǒng)及其測試方法，不僅可以同時考核80路以上的TO功率器件在高溫高濕高壓環(huán)境下的可靠性，還可以根據(jù)焊接模塊、壓接模塊等其他封裝根據(jù)器件型號尺寸，靈活測試不同類型封裝的功率器件，而且實驗平臺價格低廉，試驗工況靈活性，可達到可觀的經(jīng)濟效益。

技術領域

本發(fā)明涉及功率半導體器件可靠性測試領域，具體是一種高壓大功率器件的高溫高濕高壓反偏測試系統(tǒng)及其測試方法。

背景技術

隨著柔性直流輸電技術以及新能源電力技術的快速發(fā)展，其核心電力電子功率器件的可靠性越來越受到人們的重視。尤其是海上風力發(fā)電、電動汽車中的功率器件將會處于更加嚴苛的高溫、高濕以及高壓的運行環(huán)境，對其可靠性測試尤為必要。目前高溫高濕高壓器件可靠性測試是在高溫高濕的環(huán)境下，器件源極和漏極通入高壓并且通過將MOSFET器件的柵極以及源極短接使器件阻斷，測量漏電流的變化以此反映器件的老化過程。如國際上通常采用IEC標準，是將器件放置于85℃/85%RH的環(huán)境下，施加器件最大值80伏的電壓值，并且使器件運行1000小時的工況下模擬25年的運行壽命，以此對器件在高溫高濕環(huán)境的長期可靠性進行考核。通常器件阻斷漏電流是反映器件可靠性的重要指標之一，在高溫高濕高壓的環(huán)境下，通常認為器件阻斷漏電流大于Datasheet限值或大于10倍初期測得的漏電流則視為器件失效。

但針對高壓大功率器件的高溫高濕高壓測試，國際范圍內雖在積極研發(fā)，但是進展遲緩。國外英飛凌以及國內杭州中安電子有限公司等一小部分廠家公司對于器件的高溫高濕高壓測試分別提出了各自的試驗裝置，這些高溫高濕高壓裝置，制造價格高達幾十萬元；溫度局限于某些特定溫度0~100℃，測試器件類型過于單一化。

發(fā)明內容

針對目前其可靠性測試平臺價格昂貴，測試條件的相對局限性，測試器件數(shù)量單一等這些缺陷或缺陷之一，本發(fā)明提供一種高壓大功率器件的高溫高濕高壓反偏測試系統(tǒng)，不僅可以同時考核80路以上的TO功率器件在高溫高濕高壓環(huán)境下的可靠性，還可以根據(jù)焊接模塊、壓接模塊等其他封裝根據(jù)器件型號尺寸，靈活測試不同類型封裝的功率器件，而且實驗平臺價格低廉，試驗工況靈活性，可到達一定可觀的經(jīng)濟效應。為此，本發(fā)明采取的技術方案是：

這一種高壓大功率器件的高溫高濕高壓反偏測試系統(tǒng)，包括波爾電源、電路板、控制板，恒溫加熱平臺，所述恒溫加熱平臺上方固設待測高壓功率器件固定板，所述待測器件固定板上方安裝包覆它的濕氣罩，所述濕氣罩能開合、內裝濕度檢測傳感器，水箱內盛裝純凈水或鹽水并裝設加濕器，所述加濕器產(chǎn)生的霧氣或鹽霧氣通過管道能輸送至所述濕氣罩內；所述電路板由N條測試支路并聯(lián)而成，每條測試支路包括高壓繼電器、保護電阻、采樣電阻、鉗位二極管，所述高壓繼電器的工作端連接所述波爾電源的正向端、另一端通過所述保護電阻連接待測高壓功率器件的漏極，所述待測高壓功率器件的源極通過所述采樣電阻連接所述波爾電源的負向端，所述鉗位二極管的正端連接所述待測高壓功率器件的柵極、負端連接所述波爾電源的負向端；所述控制板包括ADC采集模塊、繼電器模組、與所述繼電器模組相連的單片機，所述ADC采集模塊的ADC采集端分別連接所述待測高壓功率器件的源極并與PC機串口通訊，所述繼電器模組的繼電器控制端分別連接所述高壓繼電器的信號控制端，所述單片機通過控制信號線與所述PC機相連；所述PC機安裝labview數(shù)據(jù)采集程序。

進一步地，所述保護電阻的電阻為100KΩ，所述采樣電阻的電阻為10KΩ；所述鉗位二極管的型號為ESD5Z5.0T1G；所述繼電器模組的型號為JB-8RG-H1Z-12V；所述ADC采集模塊的型號為ADS1256；所述單片機的型號為STM32F103C8T6。

本發(fā)明還提供這種高壓大功率器件的高溫高濕高壓反偏測試系統(tǒng)的測試方法，有三種模式可供選擇：

當選擇高溫模式時，波爾電源為高壓繼電器提供0-6KV的高壓，恒溫加熱平臺接通220V交流電，使待測高壓功率器件處于0-200℃的工況中，按照HTRB JESD22-A108F標準進行測試；