一种在线监测结温的方法及电路技术

本发明专利技术提供了一种在线监测结温的方法及电路，属于Mosfet的HTRB试验技术领域。包括高压偏置阻断电路和监测回路；通过多个开关闭合，控制高压偏置阻断电路和监测回路分别导通；高压偏置阻断电路导通时，切断待测Mosfet上的高压偏置后在百微秒以内导通监测回路，引入测试电流，进行结温监测。本发明专利技术填补了市场上HTRB试验中结温在线测试技术的空白；保证了结温提取的准确性；可以实现在高压偏置切除1ms内，安全监测样品结温，确保测试结温的时效性，将器件的高压偏置隔离掉，只探测测试电流流过器件时的数百毫伏压降，确保了结温提取的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种在线监测结温的方法及电路


[0001]本专利技术涉及Mosfet的HTRB试验
，尤其涉及一种在Mosfet的HTRB试验过程中在线监测结温的方法及电路。

技术介绍

[0002]高温反偏(HTRB)试验是对Mosfet芯片寿命的考核，高温反偏试验主要关注与生产相关的离子污染物在温度和场作用下的迁移作用，这种迁移作用会增加表面电荷、增大漏电流以及产生阈值电压退化；Mosfet组装过程和组装材料热膨胀系数(CTEs)的差异对钝化层完整性产生重大影响，使器件容易受到外部污染物污染，引起漏电流增加。
[0003]HTRB试验原理如图1所示，图中，Mosfet为被测样品，放置在高温环境下，施加0V或者负栅极偏压，使样品保持阻断状态，恒压源提供≥0.8VDSmax的偏压，试验过程中，通过采样电阻实时监测样品漏电流，试验详细描述参考IEC 60747
‑
8。
[0004]HTRB是定向性试验，关注芯片和芯片附近位置的失效，要求芯片达到最高结温，但外壳温度可以低于最高结温。
[0005]器件在高温下，漏电流会增加，导致器件发热，从而使芯片结温升高，如果试验环境温度设置不当，可能会使器件在HTRB试验中结温超过最高结温，产生非指定失效机理的失效，影响试验的准确性。如何准确测量HTRB试验过程中芯片结温，确认芯片在合理结温下进行老化，是HTRB试验的技术难点。
[0006]现有技术给出的解决方案是根据测量样品两端的压降及漏电流计算样品功率，代入下式中计算芯片结温：
[0007][0008][0009]式中，
[0010]R
ja
为稳态结环热阻，为已知量；
[0011]R
jc
为稳态结壳热阻；
[0012]T
a
为环境温度；
[0013]T
c
为壳温；
[0014]P为实时功率。
[0015]现有技术至少存在以下不足：
[0016]1.HTRB通常是在高温箱中进行，控温方式为风冷，散热环境与标准热阻测试条件差异较大，因此，公式中代入标准测试条件下的结壳或结环热阻计算芯片结温，会引入较大误差。

技术实现思路

[0017]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种在线监测结温的方法及电路，包括高压偏置阻断电路和监测回路；监测回路的两端分别与待测的Mosfet的集电极和发射极分别连接；高压偏置阻断电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；通过第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的闭合或断开，控制高压偏置阻断电路和监测回路分别导通；高压偏置阻断电路导通时，将HTRB试验施加的高压偏置钳位在低压范畴，并切断待测Mosfet上的高压偏置；切断待测Mosfet上的高压偏置后在百微秒以内导通监测回路，引入测试电流，进行结温监测；监测回路包括第一Mosfet、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第三肖特基二极管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻和第一电容，第一肖特基二极管和第二肖特基二极管并联后，与稳压二极管和第二电阻并联后的电路串联，串联后的电路的一端C点接地，另一端D点与第一Mosfet的发射极连接，D点和C点分别连接示波器的差分探头；第一Mosfet的集电极与第三肖特基二极管连接；第一电容的一端与第一Mosfet的栅极连接，第一电容的另一端接地；第一Mosfet的栅极还与第二电阻串联后连接恒压源。本专利技术提供的在线监测结温的电路，填补了市场上HTRB试验中结温在线测试技术的空白；能够指导操作人员根据实测结温，调整试验环境温度，确保样品非过应力(超最大结温)条件下进行试验，引发额外失效机理，导致试验失败；通过在线实测电参数推算结温，保证了结温提取的准确性；通过快速继电器，结合测试保护电路，实现在HTRB试验中快速切断样品上的高压偏置后，再引入测试电流源，通过合理的器件选型，可以实现在高压偏置切除1ms内，安全监测样品结温，确保测试结温的时效性。本专利技术采用高压偏置阻断电路将器件的高压偏置隔离掉，只探测测试电流流过器件时的数百毫伏压降，确保了结温提取的准确性。
[0018]本专利技术提供了一种在线监测结温的电路，包括高压偏置阻断电路和监测回路；所述监测回路的两端分别与待测的Mosfet的集电极和发射极分别连接；所述高压偏置阻断电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；通过第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的闭合或断开，控制高压偏置阻断电路和监测回路分别导通；
[0019]高压偏置阻断电路导通时，将HTRB试验施加的高压偏置钳位在低压范畴，并切断待测Mosfet上的高压偏置；切断待测Mosfet上的高压偏置后在百微秒以内导通监测回路，引入测试电流，进行结温监测；
[0020]所述监测回路包括第一Mosfet、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第三肖特基二极管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻和第一电容，第一肖特基二极管和第二肖特基二极管并联后，与稳压二极管和第二电阻并联后的电路串联，串联后的电路的一端C点接地，另一端D点与第一Mosfet的发射极连接，D点和C点分别连接示波器的差分探头；第一Mosfet的集电极与第三肖特基二极管连接；第一电容的一端与第一Mosfet的栅极连接，第一电容的另一端接地；第一Mosfet的栅极还与第二电阻串联后连接恒压源。
[0021]优选地，待测的Mosfet的集电极与第一开关连接，待测的Mosfet的发射极与第二开关连接；在第一开关与待测的Mosfet的集电极之间还连接第三开关，在第二开关与待测的Mosfet的发射极之间还连接第四开关；当第一开关和第二开关均闭合且第三开关和第四开关均断开时，高压偏置阻断电路导通，监测回路断开；当第一开关和第二开关均断开且第三开关和第四开关均闭合时，监测回路导通，高压偏置阻断电路断开。
[0022]优选地，待测的Mosfet的集电极还与第一开关的第一端连接，第一开关的第二端
与第一恒流源连接，待测的Mosfet的发射极还与第二开关的第一端连接；在第一开关的第一端与待测的Mosfet的集电极之间还连接第三开关的第一端，在第二开关的第一端与待测的Mosfet的发射极之间还连接第四开关的第一端，第三开关的第二端与第四开关的第二端之间设置第二恒流源。
[0023]优选地，在第二开关与待测的Mosfet之间还设置采样电阻。
[0024]优选地，第一开关的第二端与第一恒流源的正极连接，第二开关的第二端和第一恒流源的负极均接地。
[0025]优选地，第三开关的第二端和第二恒流源负极均接地。
[0026]优选地，在待测的Mosfet上施加0V或负偏置栅极电压。
[0027]优选地，在所述监测回路中采用示波器进行测量。
[0028]优选地，稳压二极管的击穿电压小于8V。
[0029]本专利技术提供了一种在线监测结温的方法，采用上述的任一在线监测结温的电路，包括如下步骤：
[0030]步骤1，断开第三开关和第四开关，闭合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线监测结温的电路，其特征在于，包括高压偏置阻断电路和监测回路；所述监测回路的两端分别与待测的Mosfet的集电极和发射极分别连接；所述高压偏置阻断电路包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；通过第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的闭合或断开，控制高压偏置阻断电路和监测回路分别导通；高压偏置阻断电路导通时，将HTRB试验施加的高压偏置钳位在低压范畴，并切断待测Mosfet上的高压偏置；切断待测Mosfet上的高压偏置后在百微秒以内导通监测回路，引入测试电流，进行结温监测；所述监测回路包括第一Mosfet、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第三肖特基二极管、稳压二极管、第一电阻、第二电阻和第一电容，第一肖特基二极管和第二肖特基二极管并联后，与稳压二极管和第二电阻并联后的电路串联，串联后的电路的一端C点接地，另一端D点与第一Mosfet的发射极连接，D点和C点分别连接示波器的差分探头；第一Mosfet的集电极与第三肖特基二极管连接；第一电容的一端与第一Mosfet的栅极连接，第一电容的另一端接地；第一Mosfet的栅极还与第二电阻串联后连接恒压源。2.根据权利要求1所述的在线监测结温的电路，其特征在于，待测的Mosfet的集电极与第一开关连接，待测的Mosfet的发射极与第二开关连接；在第一开关与待测的Mosfet的集电极之间还连接第三开关，在第二开关与待测的Mosfet的发射极之间还连接第四开关；当第一开关和第二开关均闭合且第三开关和第四开关均断开时，高压偏置阻断电路导通，监测回路断开；当第一开关和第二开关均断开且第三开关和第四开关均闭合时，监测回路导通，高压偏置阻断电路断开。3.根据权利要求2所述的在线监测结温的电路，其特征在于，待测的Mosfet的集电极还与第一开关的第一端连接，第一开关的第二端与第一恒流源连接，待测的Mosfet的发射极还与第二开关的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：江雪晨，明志茂，杨静，陆裕东，李汝冠，岳龙，李博然，
申请(专利权)人：广电计量检测深圳有限公司广州广电计量检测上海有限公司，
类型：发明
国别省市：