提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路。其包括功率循环测试电路本体；还包括若干与待测半导体器件样品适配连接的器件样品切换开关电路以及用于检测所述待测半导体器件样品测试状态的器件样品测试状态检测电路；任一器件样品测试状态检测电路检测到所适配连接的待测半导体器件样品处于失效断路状态时，测试控制电路控制与当前处于失效断路状态适配连接的器件样品切换开关电路处于闭合状态，以通过处于闭合状态的器件样品切换开关电路使得所适配连接的待测半导体器件样品在功率循环测试电路本体内处于短路状态。本实用新型专利技术能保证功率循环测试的连续性，提高测试的效率与可靠性，降低测试成本。降低测试成本。降低测试成本。

【技术实现步骤摘要】
提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路


[0001]本技术涉及一种测试电路，尤其是一种提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路。

技术介绍

[0002]如图1所示，为现有功率半导体器件常用的功率循环测试原理示意图，其中，DUT1、DUT2、DUT
n
为待测半导体器件样品，对待测半导体器件样品，图中以IGBT器件为例，对于MOSFET、晶闸管、二极管、BJT、JFET、HEMT等各类半导体器件也均适用，I
H
为加热电流源，I
m
为结温测量电流源，S1为控制加热电流源通断的开关，V
G1
、V
G2
、V
Gn
为样品栅极驱动电压源(对于二极管类器件无需栅极驱动电压源)。
[0003]试验时，首先令样品栅极驱动电压源输出高电压，以令相应的待测半导体器件样品导通；在待测半导体器件样品导通后，令开关S1导通，加热电流源I
H
的加热电流流过所有的待测半导体器件样品，待测半导体器件样品上自身损耗产生的热量使得待测半导体器件样品自身结温升高。经过一段时间后，再令开关S1关断，加热电流源I
H
停止输出加热电流，待测半导体器件样品停止发热。此时，结温测量电流源I
m
输出的低结温测量电流则仍然会流过待测半导体器件样品，待测半导体器件样品内部的PN结被用做温度传感器。结温测量电流源I
m
输出的低结温测量电流流过待测半导体器件样品产生的结电压是温度敏感参数，根据PN结的物理特性得到待测半导体器件样品在开关S1关断期间的结温变化。开关S1刚关断时结温最高，记为T
vj,max
；开关S1在下一次导通时结温最低，记为T
vj,min
。结温变化幅度记为ΔT
vj
(＝T
vj,max
‑
T
vj,min
)。
[0004]功率循环测试时，标准半导体器件主要以键合线退化和焊料层疲劳作为主要失效机理。在t
cycle
<10s时，通常以键合线退化作为主要失效机理，当V
CE
/V
DS
增加5％或者ΔT
vj
增加20％，代表着键合线已经严重老化，这种测试模式称为秒级功率循环测试。t
cycle
处在0.5min～5min时，通常以焊料疲劳作为主要失效机理，当R
thjh
或ΔT
vj
增加20％代表着焊接层已经出现严重开裂，这种测试模式称为分钟级功率循环测试。
[0005]由图1以及上述说明可知，功率循环测试时，待测半导体器件样品受到串联电气连接的影响，当串联的某一待测半导体器件样品出现失效时，电气回路出现断路，导致电流也无法再通过未失效的待测半导体器件样品而导致整个功率循环测试中止，测试人员必须手动将失效器件拆除并恢复电气连接后才能继续进行测试。
[0006]由于功率循环测试属于寿命测试，测试周期长，待测半导体器件样品的失效时间有一定的不确定性。在测试过程，需要操作人员定期去检查是否因待测半导体器件样品的失效而导致测试中断，并及时将失效待测半导体器件样品短路以恢复测试。
[0007]操作人员检查待测半导体器件样品的失效情况时，一般需要对待测半导体器件逐个检查，导致检查耗时较长，检查效率低，可靠性差，也会进一步导致整个功率循环测试的效率低下，难以满足实际的测试需求。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，其能保证功率循环测试的连续性，提高测试的效率与可靠性，降低测试成本。
[0009]按照本技术提供的技术方案，所述提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，包括用于对若干串接的待测半导体器件样品进行所需功率循环测试的功率循环测试电路本体；还包括若干与待测半导体器件样品适配连接的器件样品切换开关电路以及用于检测所述待测半导体器件样品测试状态的器件样品测试状态检测电路，所述器件样品切换开关电路、器件样品测试状态检测电路与待测半导体器件样品呈一一对应连接，且器件样品切换开关电路、器件样品测试状态检测电路与测试控制电路电连接；
[0010]任一器件样品测试状态检测电路检测到所适配连接的待测半导体器件样品处于失效断路状态时，测试控制电路控制与当前处于失效断路状态适配连接的器件样品切换开关电路处于闭合状态，以通过处于闭合状态的器件样品切换开关电路使得所适配连接的待测半导体器件样品在功率循环测试电路本体内处于短路状态。
[0011]所述器件样品切换开关电路包括继电器的线圈以及用于驱动继电器线圈带电状态的线圈驱动电路，其中，继电器的常开触点与待测半导体器件样品适配连接；
[0012]测试控制电路通过线圈驱动电路驱动继电器的线圈处于带电状态后，所述继电器的常开触点闭合，以通过继电器闭合状态的常开触点使得器件样品切换开关电路处于闭合状态。
[0013]所述线圈驱动电路包括与测试控制电路输出端连接的线圈驱动隔离电路，所述线圈驱动隔离电路的第一隔离连接端与电容C1的一端、电阻R1的一端、三极管Q1的发射极端适配连接，且线圈驱动隔离电路的第一隔离连接端接地，线圈驱动隔离电路的第二隔离连接端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C1的另一端、电阻R1的另一端以及三极管Q1的基极端连接，三极管Q1的集电极端与二极管D1的阳极端以及继电器的线圈的一端连接，继电器的线圈的另一端以及二极管D1的阴极端与电压D+连接。
[0014]所述三极管Q1为NPN三极管。
[0015]所述器件样品测试状态检测电路包括依次连接的偏置电阻连接部、低通滤波部、箝位跟随缓冲部以及差分处理放大部，其中，通过偏置电阻连接部与待测半导体器件样品适配连接，通过差分处理放大部与ADC转换电路以及状态检测隔离电路与测试控制电路适配电连接。
[0016]所述待测半导体器件样品包括IGBT，MOSFET、二极管、BJT、JFET或HEMT。
[0017]待测半导体器件样品为IGBT时，偏置电阻连接部包括电阻R3以及电阻R4，其中，电阻R3的一端与IGBT的集电极端的连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端与IGBT的发射极端连接，电阻R4的另一端接地；
[0018]所述低通滤波部包括电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3以及电容C4，其中，电阻R5的一端与IGBT的集电极端连接，电阻R5的另一端与电容C2的一端、电容C3的一端连接，电容C2的另一端接地，电容C3的另一端与电容C4的一端以及电阻R6的一端连接，电容C4的另一端接地，电阻R6的另一端与IGBT的发射极端连接。
[0019]所述箝位跟随缓冲部包括二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、运算放大器
U1以及运算放大器U2；
[0020]二极管D2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，包括用于对若干串接的待测半导体器件样品进行所需功率循环测试的功率循环测试电路本体；其特征是：还包括若干与待测半导体器件样品适配连接的器件样品切换开关电路以及用于检测所述待测半导体器件样品测试状态的器件样品测试状态检测电路，所述器件样品切换开关电路、器件样品测试状态检测电路与待测半导体器件样品呈一一对应连接，且器件样品切换开关电路、器件样品测试状态检测电路与测试控制电路(4)电连接；任一器件样品测试状态检测电路检测到所适配连接的待测半导体器件样品处于失效断路状态时，测试控制电路(4)控制与当前处于失效断路状态适配连接的器件样品切换开关电路处于闭合状态，以通过处于闭合状态的器件样品切换开关电路使得所适配连接的待测半导体器件样品在功率循环测试电路本体内处于短路状态。2.根据权利要求1所述的提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，其特征是：所述器件样品切换开关电路包括继电器的线圈(1)以及用于驱动继电器线圈带电状态的线圈驱动电路，其中，继电器的常开触点与待测半导体器件样品适配连接；测试控制电路(4)通过线圈驱动电路驱动继电器的线圈(1)处于带电状态后，所述继电器的常开触点闭合，以通过继电器闭合状态的常开触点使得器件样品切换开关电路处于闭合状态。3.根据权利要求2所述的提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，其特征是：所述线圈驱动电路包括与测试控制电路(4)输出端连接的线圈驱动隔离电路(2)，所述线圈驱动隔离电路(2)的第一隔离连接端与电容C1的一端、电阻R1的一端、三极管Q1的发射极端适配连接，且线圈驱动隔离电路(2)的第一隔离连接端接地，线圈驱动隔离电路(2)的第二隔离连接端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C1的另一端、电阻R1的另一端以及三极管Q1的基极端连接，三极管Q1的集电极端与二极管D1的阳极端以及继电器的线圈(1)的一端连接，继电器的线圈(1)的另一端以及二极管D1的阴极端与电压D+连接。4.根据权利要求3所述的提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，其特征是：所述三极管Q1为NPN三极管。5.根据权利要求1所述的提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，其特征是：所述器件样品测试状态检测电路包括依次连接的偏置电阻连接部、低通滤波部、箝位跟随缓冲部以及差分处理放大部，其中，通过偏置电阻连接部与待测半导体器件样品适配连接，通过差分处理放大部与ADC转换电路以及状态检测隔离电路(3)与测试控制电路(4)适配电连接。6.根据权利要求5所述的提高测试效率的半导体器件功率循环测试电路，其特征是：所述待测半导体器件样品包括IGBT，MOSFET、二极管、BJT、JFET或HEMT。7.根据权利要求6所述的提高测试效率的半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉星杰，李文江，张文亮，
申请(专利权)人：山东阅芯电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：