硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪制造技术

本发明专利技术提供一种硅基AIGaN‑HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的技术方案，能对额定电流1～100A MOS管的热阻和高温压降进行测试。能在3秒时间内，一次性测出每个MOS管的这二个热参数，测量误差≤3％。是硅基AIGaN‑HEMT/MOS功率器件研发单位、制造商、拆机商、用户测试MOS管热特性的优选技术平台。测试仪线路简捷、体积小、耗能少、造价低，有利于大批量推广使用。

【技术实现步骤摘要】
硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪
硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试技术，属于《2017年国家重点支持的高新
》中：“电子信息-微电子技术-芯片设计分析与验证测试技术”范畴。
技术介绍
硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件属于电力电子半导体器件。尤其是增强型MOS管，广泛用于开关、LED照明驱动、斩波、变频等电力电子设备中。已成为继功率二极管、功率晶体管、功率晶闸管之后的重要的功率电力电子半导体器件，目前国产化程度越来越高。硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件的测试检验设备，现在市场上不多，现仅有普通硅基MOS管的门槛电压、导通电阻、门极电荷、跨导、开关时间、工作电压等参数的测试仪。但是，上述测试均未涉及到与温度有关的热阻、高温压降这二个热参数。作为功率半导体器件，在工作中将产生热量，会加热半导体芯片，而硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件芯片的显著热特性是温度越高、导通内阻越大或称压降越大，在同等工作电流下产生的热量越多，再次引起压降增大，如此恶性循环，直至器件不能工作、严重者被烧毁。所以，各制造商在设计功率器件结构时，应充分考虑功率器件的热阻参数；更重要的是，应对批量生产的功率器件进行例行出厂和周期检验，控制热阻值，以确保出厂产品质量和在线工艺安全。在产品的研发中，更需要这样的测试设备，将自己研发的功率器件热阻压降值与发达国家企业生产的同类名牌产品的热阻压降值相比较，可以从产品结构设计(例如硅基结构、晶胞参数)、工艺装备(例如减薄工艺、焊接工艺)上找出差距，确保赶上和超过国外名牌。目前，我国存在着一个体量不小的硅MOS管拆机回收市场，以广东的汕头、台州、揭阳等地为甚。其将回收电子设备中的MOS管拆下，测试后翻新出售。理论上说，半导体芯片的工作寿命很长，最高能达十万小时，这种拆机回收业也不失为一种节约产业。但是，半导体芯片的主要材料为硅，芯片制造好后需用软钎料(例如锡)，焊接在金属导热支架上，硅与金属的热膨胀系数大相径庭，拆机件由于反复工作、反复热胀冷缩，硅与金属之间的软钎料已经产生热疲劳，处于泡沫松散状态，无法将芯片热量有效传导到金属支架上，形成了MOS管的高热阻状态。这种拆机MOS管流入市场，祸害不小。有了热阻压降测试仪，可以将拆机MOS管逐一进行二个热参数的测试，根据所测结果筛选分档：将寿命长(热阻压降值必然低)的MOS管用于较重要场合；_将寿命短(热阻压降值必然高)的MOS管电流降档用于次要场合；将寿命到期(热阻压降值必然很高)的MOS管给予淘汰。就可实行物尽其用，变害为利。综上，专利技术并生产国产的硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪，既用于研发单位测试硅基AIGaN产品，又用于生产企业测试硅基MOS管产品，是一件很有创新意义的工作。
技术实现思路
本专利技术提供一种硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的技术方案，能对额定电流1～100AMOS管的热阻和高温压降进行测试。能在3秒时间内，一次性测出每个MOS管的这二个热参数，测量误差≤3％。是硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件研发单位、制造商、拆机商、用户测试MOS管热特性的优选技术平台。测试仪线路简捷、体积小、耗能少、造价低，有利于大批量推广使用。一种硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪，由直流电源、脉冲发生电路、输出控制电路、电流调节电路、热阻压降取样电路、热阻压降显示电路、加热时间显示电路、加热电流显示电路等8部分组成。所述直流电源，由双刀开关K11，电源变压器T11，直流电压表B11，5只储能电解电容C11、C12、C13、C14、C15，2只滤波电解电容C16、C17，3只整流二极管D11、D12、D13，稳压二极管D14，集成稳压器J11，泄放电阻R11，限流电阻R12，合计17只元器件组成。C11、C12、C13、C14、C15并联后与R11、B11再并联，其并联的正端接V2端口、负端接GND端口，交流市电二输入端口～通过K11接到T11的初级线圈，T11的次级线圈中间抽头接GND端口、其余二端分别接D12、D13的正极，D12、D13的负极相连后接V2端口，D11的正极接V2端口，D11的负极与C17的正极、J11的输入端、R12的一端连接在一起，C17的负极接GND端口，R12的另一端与D14的负极相连后接到V3端口，J11的中端接GND端口，J11的输出端与C16的正极相连后接到V1端口，C16的负极和D14的正极接GND端口。直流电源的工作原理可参见说明书附图2：220V交流市电经K11复合，接入T11初级，在次级产生了23+23V交流电压，经D12、D13全波整流、C11、C12、C13、C14、C15储能后，得到约32V的直流电压，并接通到V2端口上，送往输出控制电路。R11是泄放电阻，当机器长期不用时，将电容上电荷释放。32V的直流电压经D11隔离后送往J11稳压后向V1端口送出12V电压，供脉冲等电路用。32V的直流电压经R12、D14稳压后向V3端口送出约24V电压，供被测MOS管开通用。所述脉冲发生电路，由脉宽调节可变电阻R21，8只电阻R22～R29，5只电容C21～C25，2只555时基电路J21、J22，测试开关K21，2只三极管S21、S22，二极管D21，合计20只元器件组成。J21的1脚接GND端口，J21的4、8脚相连接V1端口，J21的5、6脚之间接C21，J21的6、7脚联通后分别接C22、R21、R22的一端，J21的2脚接D21的正极、R24和C23的一端，J21的3脚接S21的发射极和接到B端口，C22的另一端接GND端口，R21的另一端串联R23后接到V1端口，R22另一端接到V1端口，D21的负极接到V1端口，R24的另一端接到V1端口，C23的另一端连接R25的一端、K21的一端，R25的另一端接到V1端口，K21的另一端接GND端口，S21的基极串联R26后接到V1端口，S21的集电极接到A端口。J22的1脚接GND端口，J22的4、8脚相连接V1端口，J22的5、6脚之间接C24，J22的6、7脚联通后分别接C25、R27的一端，J22的2脚与J21的2脚相接，J22的3脚串联R28后接到S22的基极，C25的另一端接GND端口，R27的另一端接到V1端口，S22的集电极接C端口、又串联R29后接到V1端口，S22的发射极接到GND端口。脉冲发生电路的工作原理可参见说明书附图3：K21按下接通后，J21、J22的2脚得到负信号，开始同时翻转计时。其输出脚3同时输出正信号，经过B端口向外传出加热用正脉冲信号，通过S22倒相后向C端口传出显示用负脉冲信号，通过S21共基极放大后，向A端口传出更高电压的加热用的正脉冲信号。R21、R22、R23组成的电阻阵向C22充电，经100～300mS后J21翻转，加热脉冲结束，调节R21可调节加热脉冲周期，一般测量中使用200mS。同时，R27对C25充电，经3～4S后J22翻转，显示脉冲结束。A端口输出的正脉冲信号用于控制被测MOS管的加热时间，B端口输出的正脉冲信号用于测量加热时间，C端口输出的负脉冲信号用于控制各仪表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基AIGaN‑HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪，其特征在于：由直流电源、脉冲发生电路、输出控制电路、电流调节电路、热阻压降取样电路、热阻压降显示电路、加热时间显示电路、加热电流显示电路等8部分组成；能在3秒时间内，一次性测出每个MOS管的这二个热参数，测量误差≤3％。

【技术特征摘要】
1.一种硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪，其特征在于：由直流电源、脉冲发生电路、输出控制电路、电流调节电路、热阻压降取样电路、热阻压降显示电路、加热时间显示电路、加热电流显示电路等8部分组成；能在3秒时间内，一次性测出每个MOS管的这二个热参数，测量误差≤3％。2.根据权利1所述硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的直流电源，其特征在于：所述直流电源，由双刀开关K11，电源变压器T11，直流电压表B11，5只储能电解电容C11、C12、C13、C14、C15，2只滤波电解电容C16、C17，3只整流二极管D11、D12、D13，稳压二极管D14，集成稳压器J11，泄放电阻R11，限流电阻R12，合计17只元器件组成；C11、C12、C13、C14、C15并联后与R11、B11再并联，其并联的正端接V2端口、负端接GND端口，交流市电二输入端口～通过K11接到T11的初级线圈，T11的次级线圈中间抽头接GND端口、其余二端分别接D12、D13的正极，D12、D13的负极相连后接V2端口，D11的正极接V2端口，D11的负极与C17的正极、J11的输入端、R12的一端连接在一起，C17的负极接GND端口，R12的另一端与D14的负极相连后接到V3端口，J11的中端接GND端口，J11的输出端与C16的正极相连后接到V1端口，C16的负极和D14的正极接GND端口。3.根据权利1所述硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的脉冲发生电路，其特征在于：所述脉冲发生电路，由脉宽调节可变电阻R21，8只电阻R22～R29，5只电容C21～C25，2只555时基电路J21、J22，测试开关K21，2只三极管S21、S22，二极管D21，合计20只元器件组成；J21的1脚接GND端口，J21的4、8脚相连接V1端口，J21的5、6脚之间接C21，J21的6、7脚联通后分别接C22、R21、R22的一端，J21的2脚接D21的正极、R24和C23的一端，J21的3脚接S21的发射极和接到B端口，C22的另一端接GND端口，R21的另一端串联R23后接到V1端口，R22另一端接到V1端口，D21的负极接到V1端口，R24的另一端接到V1端口，C23的另一端连接R25的一端、K21的一端，R25的另一端接到V1端口，K21的另一端接GND端口，S21的基极串联R26后接到V1端口，S21的集电极接到A端口；J22的1脚接GND端口，J22的4、8脚相连接V1端口，J22的5、6脚之间接C24，J22的6、7脚联通后分别接C25、R27的一端，J22的2脚与J21的2脚相接，J22的3脚串联R28后接到S22的基极，C25的另一端接GND端口，R27的另一端接到V1端口，S22的集电极接C端口、又串联R29后接到V1端口，S22的发射极接到GND端口。4.根据权利1所述硅基AIGaN-HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的输出控制电路，其特征在于：所述输出控制电路，由6只电阻R31～R36，6只三极管S31～S36，合计12只元器件组成；功率三极管S33、S34、S35、S36的集电极连接在一起接到V2端口，S33、S34、S35、S36的基极连接在一起接到S32的发射极，S33、S34、S35、S36的发射极分别串联电阻R32、R33、R34、R35后连接在一起接到D端口，S31与S32的集电极连接到V2端口，S31的发射极接到S32的基极上，S31的基极接到A端口，又串联R31后接到V2端口，R36的二端分别接E端口和GND端口，被测MOS管的栅极接到V3端口、源极接到E端...

【专利技术属性】
技术研发人员：程德明，胡一波，胡文新，
申请(专利权)人：程德明，黄山市祁门新飞电子科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34