技術文章
Technical articles高壓功率器件的測試主要分為三類:
1. 靜態參數測試(DC測試):
目的:測量器件在穩定導通或關斷狀態下的性能。
方法:施加直流電壓或電流,測量其響應。
關鍵參數:擊穿電壓 (Vbr)、漏電流 (Idss)、導通電阻 (Rds(on))、閾值電壓 (Vth)、輸出特性曲線 (I-V曲線)。
2. 動態參數測試(Switching測試):
目的:測量器件在高速開關過程中的性能,這是評估開關損耗和EMI的關鍵。
方法:給器件施加高頻的脈沖信號,使用示波器捕捉電壓和電流的瞬態波形。
關鍵參數:開關時間(開啟延遲、上升時間、關斷延遲、下降時間)、開關損耗 (Eon, Eoff)、柵極電荷 (Qg)、反向恢復特性。
3. 可靠性及特性測試:
目的:評估器件在條件或長時間工作下的穩定性和壽命。
方法:在高低溫環境下進行靜態和動態測試,或施加高偏壓進行長時間應力測試。
關鍵參數:高低溫特性、HTRB(高溫反向偏壓)壽命、HTGB(高溫柵極偏壓)壽命。
進行上述測試需要一套完整的系統,核心設備包括:
1. 半導體參數分析儀 (SMU/PA):
功能:靜態測試的核心。可精確輸出和測量電壓、電流,用于繪制I-V曲線、測量Rds(on)、Vth等。例如吉時利(Keithley) 4200A、B1506A等。
2. 雙脈沖測試系統 (DPT):
功能:動態測試的黃金標準。主要由高壓電源、脈沖信號發生器、驅動板、待測器件夾具和示波器組成。它通過發送兩個脈沖來精確控制器件的單次開關過程,便于示波器測量。
3. 高精度示波器:
功能:捕捉動態測試中納秒級的電壓和電流瞬態波形。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/溫控夾具:
功能:為器件提供可控的溫度環境(如-65℃ ~ +200℃或更廣),用于評估器件在不同溫度下的性能。探針臺用于晶圓級測試,溫控夾具用于封裝器件測試。
5. 高壓電源和負載:
功能:為測試電路提供數百至數千伏的直流母線電壓,并使用負載(如電感負載)來模擬真實工作條件。
6. 曲線追蹤儀 (Curve Tracer):
功能:一種專用設備,能快速、直觀地顯示器件的I-V特性曲線,常用于生產線上的快速分選和檢驗,特別是擊穿電壓測試。
總結:高壓功率器件測試是一個系統性的工程,需要根據測試目標(靜態/動態/可靠性)將上述設備組合成完整的測試平臺,并嚴格遵守高壓操作規范,確保安全和準確性。