高壓功率器件的測(cè)試主要分為三類:
1. 靜態(tài)參數(shù)測(cè)試(DC測(cè)試):
目的:測(cè)量器件在穩(wěn)定導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)下的性能。
方法:施加直流電壓或電流,測(cè)量其響應(yīng)。
關(guān)鍵參數(shù):擊穿電壓 (Vbr)、漏電流 (Idss)、導(dǎo)通電阻 (Rds(on))、閾值電壓 (Vth)、輸出特性曲線 (I-V曲線)。
2. 動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試(Switching測(cè)試):
目的:測(cè)量器件在高速開關(guān)過程中的性能,這是評(píng)估開關(guān)損耗和EMI的關(guān)鍵。
方法:給器件施加高頻的脈沖信號(hào),使用示波器捕捉電壓和電流的瞬態(tài)波形。
關(guān)鍵參數(shù):開關(guān)時(shí)間(開啟延遲、上升時(shí)間、關(guān)斷延遲、下降時(shí)間)、開關(guān)損耗 (Eon, Eoff)、柵極電荷 (Qg)、反向恢復(fù)特性。
3. 可靠性及特性測(cè)試:
目的:評(píng)估器件在條件或長時(shí)間工作下的穩(wěn)定性和壽命。
方法:在高低溫環(huán)境下進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試,或施加高偏壓進(jìn)行長時(shí)間應(yīng)力測(cè)試。
關(guān)鍵參數(shù):高低溫特性、HTRB(高溫反向偏壓)壽命、HTGB(高溫柵極偏壓)壽命。
進(jìn)行上述測(cè)試需要一套完整的系統(tǒng),核心設(shè)備包括:
1. 半導(dǎo)體參數(shù)分析儀 (SMU/PA):
功能:靜態(tài)測(cè)試的核心??删_輸出和測(cè)量電壓、電流,用于繪制I-V曲線、測(cè)量Rds(on)、Vth等。例如吉時(shí)利(Keithley) 4200A、B1506A等。
2. 雙脈沖測(cè)試系統(tǒng) (DPT):
功能:動(dòng)態(tài)測(cè)試的黃金標(biāo)準(zhǔn)。主要由高壓電源、脈沖信號(hào)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)板、待測(cè)器件夾具和示波器組成。它通過發(fā)送兩個(gè)脈沖來精確控制器件的單次開關(guān)過程,便于示波器測(cè)量。
3. 高精度示波器:
功能:捕捉動(dòng)態(tài)測(cè)試中納秒級(jí)的電壓和電流瞬態(tài)波形。需配備高壓差分探頭和高頻電流探頭,帶寬要求高(通常≥1GHz)。
4. 高低溫探針臺(tái)/溫控夾具:
功能:為器件提供可控的溫度環(huán)境(如-65℃ ~ +200℃或更廣),用于評(píng)估器件在不同溫度下的性能。探針臺(tái)用于晶圓級(jí)測(cè)試,溫控夾具用于封裝器件測(cè)試。
5. 高壓電源和負(fù)載:
功能:為測(cè)試電路提供數(shù)百至數(shù)千伏的直流母線電壓,并使用負(fù)載(如電感負(fù)載)來模擬真實(shí)工作條件。
6. 曲線追蹤儀 (Curve Tracer):
功能:一種專用設(shè)備,能快速、直觀地顯示器件的I-V特性曲線,常用于生產(chǎn)線上的快速分選和檢驗(yàn),特別是擊穿電壓測(cè)試。
總結(jié):高壓功率器件測(cè)試是一個(gè)系統(tǒng)性的工程,需要根據(jù)測(cè)試目標(biāo)(靜態(tài)/動(dòng)態(tài)/可靠性)將上述設(shè)備組合成完整的測(cè)試平臺(tái),并嚴(yán)格遵守高壓操作規(guī)范,確保安全和準(zhǔn)確性。
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