一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，包括：高压源、电流源、施压时间控制单元、被测试器件、阈值电压开关单元；电流源为被测试器件提供恒流电源，高压源为被测试器件提供高压直流电，阈值电压开关单元控制被测试器件导通，当被测试器件导通时，被测试器件的栅极电压为阈值电压Vth；施压时间控制单元通过控制施压时间确定不同施压时间条件或不同频率条件下阈值电压Vth的变化。本方案能测量出功率器件动态阈值电压Vth值，因此能有效的反应出功率器件在开关时阈值电压Vth的实时变化情况。变化情况。变化情况。

【技术实现步骤摘要】
一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统


[0001]本专利技术涉及功率器件测量
，具体涉及一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统。

技术介绍

[0002]针对现有的技术，目前市面上测量功率器件阈值电压Vth值只能得到静态的固定值，而它不能有效的反应出功率器件开关时阈值电压Vth值的实时变化，更不能体现出功率器件阈值电压Vth值的偏移情况。
[0003]因此，亟需一种可以测量出功率器件动态阈值电压Vth值，以及能有效的反应出功率器件在开关时阈值电压Vth的实时变化情况的方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，以解决现有技术中存在的上述问题。
[0005]本专利技术提供一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，包括：
[0006]高压源、电流源、施压时间控制单元、被测试器件、阈值电压开关单元；电流源为被测试器件提供恒流电源，高压源为被测试器件提供高压直流电，阈值电压开关单元控制被测试器件导通，当被测试器件导通时，被测试器件的栅极电压为阈值电压Vth；施压时间控制单元通过控制施压时间确定不同施压时间条件或不同频率条件下阈值电压Vth的变化。
[0007]优选的，所述阈值电压开关单元包括：场效应管Q2、二极管D1、二极管D2和第一PWM信号源；所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接二极管；
[0008]所述电流源的输出端经由二极管D1连接被测试器件的漏极，所述电流源的输出端经由二极管D2分别连接被测试器件的栅极以及场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极接入第一PWM信号源；所述第一PWM信号源为场效应管Q2提供PWM信号。
[0009]优选的，所述施压时间控制单元包括：场效应管Q1和第二PWM信号源；
[0010]场效应管Q1的栅极连接第二PWM信号源，所述第二PWM信号源为场效应管Q1提供PWM信号；所述第二PWM信号源和第一PWM信号源同步输入PWM信号；
[0011]场效应管Q1的源极连接所述被测试器件的漏极；所述场效应管Q1的漏极连接高压源的正极；所述被测试器件的源极连接所述高压元的负极；
[0012]所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接二极管。
[0013]优选的，当电流源开启向被测试器件提供恒流电源时，场效应管Q1和场效应管Q2处于关闭状态，电流源通过二极管D2给被测试器件的栅极充电，当在栅极累计的电压达到阈值Vth时，被测试器件导通；电流源通过二极管D1和被测试器件回到接地端，形成回路，被测试器件的栅极电压不再增加，测量出被测试器件的栅极电压为被测试器件的阈值电压Vth。
[0014]优选的，高压源施加所需电压，通过第一PWM信号源和第二PWM信号源分别向场效
应管Q1和场效应管Q2输入同步PWM信号；被测试器件的栅极电压降低，被测试器件关闭；停止电压源的施压，施压时长等于PWM信号正占空比时间，PWM信号关闭后，测量被测试器件的栅极电压的变化情况，确定在不同施压时间条件或不同频率条件下栅极的阈值电压Vth的变化情况。
[0015]优选的，所述在不同施压时间条件或不同频率条件下栅极的阈值电压Vth的变化情况，包括：
[0016]在高压源施加所需电压之前，栅极的阈值电压Vth保持为第一恒定值，在高压源施加所需电压之后以及施压过程中，栅极的阈值电压Vth保持为第二恒定值，所述第二恒定值低于所述第一恒定值；
[0017]在高压源施压过程结束后，即PWM信号关闭的瞬间，栅极的阈值电压Vth处于最大值，通过实时检测栅极的阈值电压Vth的值确定Vth测量阶段阈值电压Vth由最大值逐渐降低至第一恒定值的变化情况。
[0018]优选的，通过调整高压源施压时间，测量出阈值电压Vth由最大值降低为第一恒定值所需时间以及变化曲线。
[0019]优选的，所述电流源采用可调恒流电源为被测试功率器件的栅极进行充电；
[0020]高压源包括：高压直流输入接口、电解电容以及并联的五个电容，通过点解电容以及并联的电容滤波得到稳定的直流电压。
[0021]优选的，所述施压时间控制单元采用PWM_INMH1为信号输入，采用第一隔离驱动芯片U1进行隔离驱动，通过隔离驱动芯片U1控制被测器件漏级与源级的施压时间。
[0022]优选的，所述阈值电压开关单元采用PWM_INM1作为信号输入，采用第二隔离驱动芯片隔离驱动被测试器件在不同频率下的工作；在被测试器件的栅极与源极之间设置电压测量设备，以及在被测试器件的漏极与源极之间设置电压测试设备，将栅源之间以及漏源之间作为被测试器件的阈值电压Vth的检测点。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024]本专利技术提供一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，包括：高压源、电流源、施压时间控制单元、被测试器件、阈值电压开关单元；电流源为被测试器件提供恒流电源，高压源为被测试器件提供高压直流电，阈值电压开关单元控制被测试器件导通，当被测试器件导通时，被测试器件的栅极电压为阈值电压Vth；施压时间控制单元通过控制施压时间确定不同施压时间条件或不同频率条件下阈值电压Vth的变化。
[0025]本方案能测量出功率器件动态阈值电压Vth值，因此能有效的反应出功率器件在开关时阈值电压Vth的实时变化情况。具体的，可以变换不同条件去测量功率器件阈值电压Vth值的变化情况；可以观察功率器件在不同电压VDS及不同施压时间下Vth值的变化情况；可以观察功率器件在不同频率下工作时，其阈值电压Vth值的变化情况。
[0026]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0027]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0028]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0029]图1为本专利技术实施例中一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统的系统电路示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例中功率器件动态阈值电压Vth测量系统的电路框架图；
[0031]图3为本专利技术实施例中动态阈值电压Vth单次脉冲测试时序图；
[0032]图4为本专利技术实施例中电流源的电路图；
[0033]图5为本专利技术实施例中施压时间控制单元的电路图；
[0034]图6为本专利技术实施例中高压源的电路图；
[0035]图7为本专利技术实施例中阈值电压开关单元和被测试器件的电路图。
具体实施方式
[0036]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]本专利技术实施例提供了一种功率器件动态阈值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，其特征在于，包括：高压源、电流源、施压时间控制单元、被测试器件、阈值电压开关单元；电流源为被测试器件提供恒流电源，高压源为被测试器件提供高压直流电，阈值电压开关单元控制被测试器件导通，当被测试器件导通时，被测试器件的栅极电压为阈值电压Vth；施压时间控制单元通过控制施压时间确定不同施压时间条件或不同频率条件下阈值电压Vth的变化。2.根据权利要求1所述的一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，其特征在于，所述阈值电压开关单元包括：场效应管Q2、二极管D1、二极管D2和第一PWM信号源；所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接二极管；所述电流源的输出端经由二极管D1连接被测试器件的漏极，所述电流源的输出端经由二极管D2分别连接被测试器件的栅极以及场效应管Q2的漏极，所述场效应管Q2的栅极接入第一PWM信号源；所述第一PWM信号源为场效应管Q2提供PWM信号。3.根据权利要求2所述的一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，其特征在于，所述施压时间控制单元包括：场效应管Q1和第二PWM信号源；场效应管Q1的栅极连接第二PWM信号源，所述第二PWM信号源为场效应管Q1提供PWM信号；所述第二PWM信号源和第一PWM信号源同步输入PWM信号；场效应管Q1的源极连接所述被测试器件的漏极；所述场效应管Q1的漏极连接高压源的正极；所述被测试器件的源极连接所述高压元的负极；所述场效应管Q1的源极和漏极之间连接二极管。4.根据权利要求3所述的一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，其特征在于，当电流源开启向被测试器件提供恒流电源时，场效应管Q1和场效应管Q2处于关闭状态，电流源通过二极管D2给被测试器件的栅极充电，当在栅极累计的电压达到阈值Vth时，被测试器件导通；电流源通过二极管D1和被测试器件回到接地端，形成回路，被测试器件的栅极电压不再增加，测量出被测试器件的栅极电压为被测试器件的阈值电压Vth。5.根据权利要求4所述的一种功率器件动态阈值电压Vth测量系统，其特征在于，高压源施加所需电压，通过第一PWM信号源和第二PWM信号源分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵智星，刘扬，詹海峰，王自鑫，谢峰，胡宪权，冷昭君，黄玲军，何华兵，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：