逆导型IGBT的间歇寿命试验电路和方法技术

本发明专利技术涉及一种逆导型IGBT的间歇寿命试验电路和方法，包括控制电路、栅极电压源、集电极电压源、测试电流源和电阻，栅极电压源、测试电流源和电阻均连接控制电路，栅极电压源、测试电流源、电阻和控制电路均用于连接逆导型IGBT，集电极电压源与电阻串联连接。控制电路控制测试电流源和集电极电压源分别提供逆向测试电流和集电极电压，在进行测试时，由于逆导型IGBT集成了反向二极管，通过输入逆向测试电流，测试逆导型IGBT的集电极和发射极之间的压降并根据预设的温敏系数，得到结温的变化情况，根据结温变化情况判断器件的状态和退化情况，避免了由于正向测试时回跳现象引起的测试不准确情况，间歇寿命试验准确度高。

【技术实现步骤摘要】
逆导型IGBT的间歇寿命试验电路和方法
本专利技术涉及半导体测试领域，特别是涉及一种逆导型IGBT的间歇寿命试验电路和方法。
技术介绍
逆导型绝缘栅双极型晶体管是一种新型的IGBT器件，它是将IGBT元胞结构以及快恢复二极管(FRD)元胞结构集成在同一个芯片上，逆导型IGBT器件具有小尺寸、高功率密度、低成本、高可靠性等诸多优点，但是逆导型IGBT的电压回跳现象限制了它在实际中的应用。间歇寿命试验是考核IGBT寿命及可靠性的一项重要指标。由于IGBT是大功率开关器件，在工作时会经历快速、大幅度的温度变化，材料热胀冷缩在界面将产生很大的剪切应力，造成原有缺陷(如空洞、裂纹等)逐渐扩大而失效。国内外各项标准及详细规范都要求对IGBT器件进行间歇寿命试验。但由于逆导型IGBT内部结构与传统IGBT的不同以及snapback回跳现象，逆导型IGBT在小电流脉冲测试情况下测量的结温并不准确，甚至会出现负温，因此，传统的间歇寿命试验准确性低。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种准确性高的逆导型IGBT间歇寿命试验电路和方法。一种逆导型IGBT的间歇寿命试验电路，包括控制电路、栅极电压源、集电极电压源、测试电流源和电阻，所述栅极电压源、所述测试电流源和所述电阻均连接所述控制电路，所述栅极电压源、所述测试电流源、所述电阻和所述控制电路均用于连接逆导型IGBT，所述集电极电压源与所述电阻串联连接，所述控制电路控制所述集电极电压源输出电压至所述逆导型IGBT，以使所述逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当所述第一计时时间达到第一预设时间时，控制所述测试电流源输出逆向测试电流至所述逆导型IGBT并开始计时得到第二计时时间，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第一压降，根据所述第一压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最高结温；当所述第二计时时间达到第二预设时间时，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第二压降，根据所述第二压降和预设温敏系数得到所述逆导型IGBT的最低结温；根据所述最高结温和所述最低结温得到结温变化量，在检测到所述结温变化量小于预设失效阈值、大于或等于预设正常最低阈值且试验次数达到预设循环周期次数时，输出试验结果为通过的提示信息。一种逆导型IGBT的间歇寿命试验方法，包括以下步骤：控制集电极电压源输出电压至所述逆导型IGBT，以使所述逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当所述第一计时时间达到第一预设时间时，控制测试电流源输出逆向测试电流至所述逆导型IGBT并开始计时得到第二计时时间，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第一压降，根据所述第一压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最高结温当所述第二计时时间达到第二预设时间时，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第二压降，根据所述第二压降和预设温敏系数得到所述逆导型IGBT的最低结温；根据所述最高结温和所述最低结温得到结温变化量，在检测到所述结温变化量小于预设失效阈值、大于或等于预设正常最低阈值且试验次数达到预设循环周期次数时，输出试验结果为通过的提示信息。上述逆导型IGBT的间歇寿命试验电路和方法，控制集电极电压源输出电压至逆导型IGBT，以使逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当第一计时时间达到第一预设时间时，控制测试电流源输出逆向测试电流至逆导型IGBT并开始计时得到第二计时时间，获取逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第一压降，根据第一压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最高结温；当第二计时时间达到第二预设时间时，获取逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第二压降，根据第二压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最低结温；根据最高结温和最低结温得到结温变化量，在检测到结温变化量小于预设失效阈值、大于或等于预设正常最低阈值且试验次数达到预设循环周期次数时，输出试验结果为通过的提示信息。测试时，由于逆导型IGBT集成了反向二极管，通过输入逆向测试电流，测试逆导型IGBT的集电极和发射极之间的压降，并根据预设温敏系数，得到结温的变化情况，根据结温的变化情况判断试验条件的准确性及逆导型IGBT器件的退化情况，避免了由于正向测试时回跳现象引起的结温测试不准确情况，提高了间歇寿命试验的准确性。附图说明图1为一实施例中逆导型IGBT的间歇寿命试验电路图；图2为一实施例中逆导型IGBT的回跳现象；图3为另一实施例中逆导型IGBT的间歇寿命试验电路图；图4为又一实施例中逆导型IGBT的间歇寿命试验电路部分示意图；图5为一实施例中逆导型IGBT间歇寿命试验剖面；图6为一实施例中逆导型IGBT的间歇寿命试验方法流程图；图7为另一实施例中逆导型IGBT的间歇寿命试验方法流程图；图8为又一实施例中逆导型IGBT的间歇寿命试验方法流程图。具体实施方式在一个实施例中，如图1所示，一种逆导型IGBT的间歇寿命试验电路，包括控制电路110、栅极电压源120、集电极电压源140、测试电流源130和电阻150，栅极电压源120、集电极电压源140和电阻150均连接控制电路110，栅极电压源120、测试电流源130、电阻150和控制电路110均用于连接逆导型IGBT，集电极电压源140与电阻150串联连接，控制电路110控制集电极电压源140输出电压至逆导型IGBT，以使逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当第一计时时间达到第一预设时间时，控制测试电流源130输出逆向测试电流至逆导型IGBT并开始计时得到第二计时时间，获取逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第一压降，根据第一压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最高结温；当第二计时时间达到第二预设时间时，获取逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第二压降，根据第二压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最低结温；根据最高结温和最低结温得到结温变化量，在检测到结温变化量小于预设失效阈值、大于或等于预设正常最低阈值且试验次数达到预设循环周期次数时，输出试验结果为通过的提示信息。具体地，相对传统IGBT器件，逆导型IGBT在成本和性能上具有很大优势，加上巨大的市场需求使得逆导型IGBT成为国外各大厂商研究的焦点。逆导型IGBT的大部分结构与传统的IGBT结构相似，最大的区别是，逆导型IGBT的集电极不是连续的P+区，而是间断地引入一些N+短路区，逆导型IGBT的P-基区、N-漂移区、N+buffer层及N+短路区构成了一个PIN二极管，即逆导型IGBT等效于一个IGBT与一个PIN二极管反并联，只不过在同一芯片上实现了。当IGBT在承受反压时，PIN二极管导通，这也正是称其为逆导型IGBT的原因，在关断期间，逆导型IGBT为漂移区过剩载流子提供了一条有效的抽走通道，大大缩短了逆导型IGBT的关断时间。然而，逆导型IGBT在拥有诸多优点的同时，也带来了些问题，最主要的是回跳现象(Snap-back)，限制了它在实际中的应用。典型的逆导型IGBT的I-V特性如图2所示，在逆导型IGBT导通初期，电流密度很小，VCE很大。但当VCE大于一个特定值VP时，VCE会陡降，电流密度则陡增，电流电压的变化有点类似双极性晶体管的二次击穿，当然其原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆导型IGBT的间歇寿命试验电路，其特征在于，包括控制电路、栅极电压源、集电极电压源、测试电流源和电阻，所述栅极电压源、所述测试电流源和所述电阻均连接所述控制电路，所述栅极电压源、所述测试电流源、所述电阻和所述控制电路均用于连接逆导型IGBT，所述集电极电压源与所述电阻串联连接，所述控制电路控制所述集电极电压源输出电压至所述逆导型IGBT，以使所述逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当所述第一计时时间达到第一预设时间时，控制所述测试电流源输出逆向测试电流至所述逆导型IGBT并开始计时得到第二计时时间，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第一压降，根据所述第一压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最高结温；当所述第二计时时间达到第二预设时间时，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第二压降，根据所述第二压降和预设温敏系数得到所述逆导型IGBT的最低结温；根据所述最高结温和所述最低结温得到结温变化量，在检测到所述结温变化量小于预设失效阈值、大于或等于预设正常最低阈值且试验次数达到预设循环周期次数时，输出试验结果为通过的提示信息。

【技术特征摘要】
1.一种逆导型IGBT的间歇寿命试验电路，其特征在于，包括控制电路、栅极电压源、集电极电压源、测试电流源和电阻，所述栅极电压源、所述测试电流源和所述电阻均连接所述控制电路，所述栅极电压源、所述测试电流源、所述电阻和所述控制电路均用于连接逆导型IGBT，所述集电极电压源与所述电阻串联连接，所述控制电路控制所述集电极电压源输出电压至所述逆导型IGBT，以使所述逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当所述第一计时时间达到第一预设时间时，控制所述测试电流源输出逆向测试电流至所述逆导型IGBT并开始计时得到第二计时时间，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第一压降，根据所述第一压降和预设温敏系数得到逆导型IGBT的最高结温；当所述第二计时时间达到第二预设时间时，获取所述逆导型IGBT的集电极和发射极之间的第二压降，根据所述第二压降和预设温敏系数得到所述逆导型IGBT的最低结温；根据所述最高结温和所述最低结温得到结温变化量，在检测到所述结温变化量小于预设失效阈值、大于或等于预设正常最低阈值且试验次数达到预设循环周期次数时，输出试验结果为通过的提示信息。2.根据权利要求1所述的逆导型IGBT的间歇寿命试验电路，其特征在于，所述控制电路包括控制器和连接所述控制器的电压电流源控制器，所述栅极电压源、所述测试电流源和所述电阻均连接所述电压电流源控制器，所述电压电流源控制器用于连接所述逆导型IGBT。3.根据权利要求2所述的逆导型IGBT的间歇寿命试验电路，其特征在于，所述电压电流源控制器为切换开关，所述切换开关包括一个静触点和两个动触点，所述两个动触点分别为第一动触点和第二动触点，所述第一动触点连接所述电阻的输入端，所述电阻的输出端连接所述集电极电压源的正极，所述第二动触点连接所述测试电流源的输入端，所述静触点连接所述逆导型IGBT的集电极，所述栅极电压源的正极用于连接所述逆导型IGBT的栅极，所述集电极电压源的负极、所述测试电流源的输出端和所述栅极电压源负极均用于连接所述逆导型IGBT的发射极。4.一种逆导型IGBT的间歇寿命试验方法，其特征在于，包括以下步骤：控制集电极电压源输出电压至所述逆导型IGBT，以使所述逆导型IGBT的结温升高，并开始计时得到第一计时时间；当所述第一计时时间达到第一预设时间时，控制测试电流源输出逆向...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈媛，张鹏，陈义强，骆成阳，贺致远，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：广东,44