igbt动静态测试差异

IGBT 一种是功率半导体器件，用于电力转换、变频，相当于电力电子领域的“CPU”。融合了 BJT和 MOSFET的性能优势，具有高耐压，大电流，低导通损耗等特点。

随着技术的升级，芯片面积、工艺线宽、通态功耗、关断时间、开关功耗均不断减小，器件耐压值由600V升至 7000V。其主要应用包括传统的工业控制和家电， 以及新兴的电动汽车、新能源发电等领域。

IGBT测试难点：

1、由于IGBT是多端口器件，所以需要多个测量模块协同测试。

2、IGBT的漏电流越小越好，所以需要高精度的设备进行测试。

3、IGBT动态电流范围大，测试时需要量程范围广，且量程可以自动切换的模块进行测试。

4、由于IGBT工作在强电流下，自加热效应明显，脉冲测试可以减少自加热效应，所以MOSFET需要进行脉冲IV测试，用于评估期间的自加热特性。

5、MOSFET的电容曲线是其特性表征的重要内容，且与其在高频应用有密切关系。所以IGBT的电容测试非常重要。

6、IGBT开关特性非常重要，需要进行双脉冲动态参数的测试。

1、系统概述

现今Power MOSFET(金属氧化物场效晶体管)及IGBT（绝缘栅型场效应晶体管）已成为大功率元件的主流，在市场上居于主导地位。由于科技进步，电力电子装置对轻薄短小及高性能之要求 ,带动MOSFET及IGBT的发展，尤其应用于电气设备、光电、航天、铁路、电力转换…等领域，使半导体开发技术人员在市场需求下，对大功率元件的发展技术，持续在突破。

半导体元件除了本身功能要良好之外，其各项参数能否达到电路上的要求，必须定期测量，否则产品的质量特性很难保证，尤其是较大的功率元件，因具有耗损性，易老化及效率降低，因不平衡导致烧毁，甚至在使用中会发生爆炸。所以对新产品及使用中的元件参数的筛选及检查更为重要。针对IGBT而言，IGBT是广泛应用于现代中大功率变换器中的主流半导体开关器件。其中，城市轨道交通车辆的牵引逆变器、辅助逆变器等重要电气设备中，大量使用了IGBT器件，IGBT器件的各种静态参数为使用者可靠选择器件提供了非常直观的参考依据，因此准确测量IGBT的各种静态参数具有极其重要的实际意义。

EN-3020C IGBT静态参数测试系统是一款针对IGBT和二极管的各种静态参数而研制的智能测试系统。

联系易恩电气：152 4920 2572

系统标准功率源为3500V/1500A。本系统适合各大研究院所做元器件检验，元件进厂检测筛选以及在线开发器件做生产测试。系统可扩展性强，通过选件可以提高电压、电流的测试能力和增加测试品种范围。自动快速测试可以满足用户大生产需要，故障率低也保证了用户的生产效率。在PC窗口提示下输入被测器件的测试参数即可完成填表编程， *** 作人员不需具备专业计算机编程语言知识，使用简捷方便。

2、系统测试原理

2.1、栅极漏电流IGES

A、测试原理框图

图5.1 栅极漏电流测试原理框图

其中：VGG 栅极可调电压源

S1 栅极接通开关

S2 集电极、发射极短接开关

S3 栅极电流换档开关

R0 栅极电流低档取样电阻

R1 栅极电流高档取样

B、测试原理简述

计算机设定好试验要求栅极电压值、电流值，根据电流值大小控制输出栅极电流档位的输出，测试开始，计算机控制接通栅极开关S1，C、E短接开关S2，计算机控制输出±0.1±10V的栅极电压，通过隔离控制单元隔离放大为±0.1±40V的电压施加到被测器件G、E两端，栅极漏电流通过R0/R1取样隔离后反馈给计算机，计算机在试验结束后自动显示测试结果。

2.2、栅极阈值电压VGE(th)

A、测试原理框图

图5.2 阈值电压测试原理框图（Vce固定）

其中：S1 栅极接通开关

S2 集电极接通开关

S2 集电极电流换档开关

R0 集电极电流低档取样电阻

R1 集电极电流高档取样电阻

VGG 可调的栅极电压源

VCC 固定的集电极电压

DUT 被测器件

B、测试原理简述：

由计算机设定集电极电流的大小，并且根据集电极电流值的大小控制电流档位的输出；测试开始后，计算机控制接通栅极和集电极，然后控制输出0～10V的谐波电压通过隔离控制单元隔离后施加到被测器件的栅极-发射极两端，集电极电流通过R0/R1取样后，经过隔离控制单元隔离后反馈给计算机，计算机在输出栅极电压的同时监测反馈回来的集电极电流值，并与系统设定的电流值作比较，当检测到电流反馈值达到设定值时，计算机停止输出栅极电压，则此时器件栅极上反馈的电压则为器件的阈值电压；试验结束后，计算机自动显示测试结果。

2.3、饱和导通压降VCE（sat）

A、饱和导通压降VCE（sat）测试原理框图

图5.3 饱和电压测试原理框图

其中：S1 栅极开关接通开关

S2 接通集电极的电子开关

VGG 栅极电压

VCC 集电极试验电压

IC 集电极电流取样电流互感器

RX 回路限流电阻

DUT 被试器件

B、饱和电压测试主电路图

图5.4 饱和电压测试主电路图

C、测试原理简述

由计算机设定试验电流值，设置好栅极电压值，测试开始，计算机控制接通栅极开关S1，根据设定电流大小控制VCC输出给电容器充电，计算机控制导通电子开关S2和被测DUT,形成电流回路，电流从VCC的+输出，流经电子开关S2，通过限流电阻RX流经被测C、E两端；集电极电流由电流互感器IC取样后经过隔离反馈给计算机，饱和压降由被测器件C、E两点取样隔离后反馈给计算机，计算机在试验结束后自动显示测试结果。

半导体行业中可靠性测试在SGS深圳半导体及可靠性测试实验室测。2021年12月9日，国际公认的测试、检验和认证机构SGS在深圳举行了半导体及可靠性测试实验室升级开业典礼，升级后，实验室服务领域向汽车电子产品领域延伸。SGS中国区总裁郝金玉博士向记者表示，汽车级芯片技术壁垒远高于工业和消费级，SGS将在功能安全、体系认证、器件可靠性验证等方面助力中国芯片安全“上车”。

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