半导体三端器件SOA曲线的测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一半导体三端器件SOA曲线的测试装置及测试方法，测试装置包括：可调功率电源、可调信号电源及控制与人机交互模块，可调功率电源连接待测器件的功率端和接地端，并受控于控制与人机交互模块，为待测器件提供电压值可调的功率电压；可调信号电源连接待测器件的信号端，并受控于控制与人机交互模块，为待测器件提供幅值可调、脉宽时间可调的驱动信号；控制与人机交互模块连接待测器件的功率端和接地端，用于检测不同时间点下待测器件的功率端电压和流经待测器件的电流，并基于检测的电压和电流绘制SOA曲线。通过本发明专利技术提供的测试装置及测试方法，解决了现有装置无法固定一个参数调节另一个参数、测试效率低、无能量控制电路等问题。制电路等问题。制电路等问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体三端器件SOA曲线的测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件测试领域，特别是涉及一种半导体三端器件SOA曲线的测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]传统器件安全工作区(简称“SOA”)参考曲线是由各个器件生产厂商提供的，是通过器件的导通电阻(Rdson)、瞬态热阻等参数计算而得到的理论曲线，与实际曲线有一定偏差，这会导致客户端在实际使用中出现烧片风险，特别是当器件使用于SOA曲线临界区域时，烧片风险将大大增加。
[0003]如图1所示，现有SOA曲线的测试装置包括：控制单元、功率源及监控单元，待测器件DUT的栅极连接控制单元，待测器件DUT的漏极连接功率源，待测器件DUT的源极通过第六电阻接地，监控单元的输入端分别接入漏极电压和第六电阻的压降；其中，控制单元包括：单片机U1、开关B1、第一运放U2、第二运放U3及第六电阻R6，单片机U1的串行输入口连接一端接地的开关B1，串行输出口通过第二电阻R2连接第一运放U2的反向输入端，第一运放U2的输出端连接可变电阻RV1的一个固定端，另一固定端接地，调节端通过第四电阻R4连接在第二运放U3的反向输入端，第二运放U3的输出端通过第七电阻R7连接待测器件DUT的栅极。
[0004]具体测试过程如下：
[0005]首先，在待测器件DUT未装入测试装置中时，根据脉冲时间计算单片机循环所需机器周期数，通过单片机自带的功能调整脉冲时间，完成脉冲时间设置；或者，通过修改单片机程序中的数值来调节脉冲时间，然后将修改后的程序重新烧录到单片机中，完成脉冲时间设置；
[0006]之后，调节功率源为电压输出模式，设置其输出电压为漏极电压，完成漏极电压设置；通过可变电阻RV1调节第二运放U3反向输入端电压的幅值与第六电阻R6的压降相等，完成漏极电流设置；
[0007]最后，将待测器件DUT装入测试装置中，监控单元分别接入漏极电压和压降，设置监控单元为自动捕获模式，依次开启单片机电源、功率源、闭合复位开关，监控单元将直观显示漏极电压、漏极电流的波形，脉冲时间通过监控单元自带的时间函数测试功能自动读取；
[0008]当脉冲时间等于设定值且持续时，漏极电压、漏极电流的波形无削波、震荡或尖刺的异样时，测试通过；待测器件DUT能够在该参数点条件下正常工作；
[0009]当脉冲时间持续到某一时刻时，漏极电压急速下降，同时漏极电流急速上升，功率源的保护启动，当漏极电流继续上升到某一值后功率源输出切断，漏极电压和漏极电流回归零值，测试失效，待测器件DUT不能在该参数点条件下正常工作。
[0010]现有SOA曲线测试装置存在如下缺点：
[0011]1、通过可变电阻RV1调节漏极电流时，由于有第六电阻R6的存在，使得待测器件DUT两端电压会发生改变，如此一来，待测器件DUT的电压和电流都在发生改变，使得测试过
程中无法固定一个参数(“电压”或“电流”)调节另外一个参数(“电流”或“电压”)；
[0012]2、测试过程中待测器件DUT损坏时直接与功率源连接，这对功率源的可靠性及响应时间要求更高，对测试人员的安全性及设备的安全性极为不利；
[0013]3、通过改变可变电阻RV1两端的电压调节流过第六电阻R6的电流，实现电流0～10A步进可调，若需要测试更高的电流范围，又需要更改电路中的电阻等参数去实现，通用性较差。
[0014]4、整个测试过程非自动一体化、智能程度太低。

技术实现思路

[0015]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种半导体三端器件SOA曲线的测试装置及测试方法，用于解决现有测试装置存在的上述诸多问题。
[0016]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体三端器件SOA曲线的测试装置，所述测试装置包括：可调功率电源、可调信号电源及控制与人机交互模块，其中，
[0017]所述可调功率电源连接待测器件的功率端和接地端，并受控于所述控制与人机交互模块，为所述待测器件提供电压值可调的功率电压；
[0018]所述可调信号电源连接所述待测器件的信号端，并受控于所述控制与人机交互模块，为所述待测器件提供幅值可调、脉宽时间可调的驱动信号；
[0019]所述控制与人机交互模块连接所述待测器件的功率端和接地端，用于检测不同时间点下所述待测器件的功率端电压和流经所述待测器件的电流，并基于检测的电压和电流绘制SOA曲线。
[0020]可选地，所述测试装置利用所述待测器件的输出特性，通过使所述可调功率电源输出的功率电压固定，调节所述可调信号电源输出驱动信号的幅值步进流经所述待测器件的电流，实现固定功率端电压下所述待测器件的最大耐受电流测试。
[0021]可选地，所述测试装置还包括：能量控制模块，连接于所述可调功率电源和所述待测器件之间，并受控于所述控制与人机交互模块，用于根据当前功率电压的大小调整并联电容的数量并对并联电容进行充电，在充电电压达到当前功率电压时结束充电，及通过并联电容放电向所述待测器件的功率端提供能量。
[0022]可选地，所述测试装置还包括：采样模块，连接于所述能量控制模块和所述控制与人机交互模块之间，用于采样充电电压；此时，所述控制与人机交互模块还用于比较采样电压和当前功率电压，并在所述采样电压达到所述当前功率电压时，控制所述能量控制模块中的并联电容结束充电。
[0023]可选地，所述能量控制模块包括：第一级控制开关及N条电容支路，所述第一级控制开关的第一端连接所述可调功率电源的输出端，所述第一级控制开关的第二端连接所述待测器件的功率端，N条电容支路并联于所述第一级控制开关的第二端和地之间；所述电容支路包括：电容控制开关及电容，二者串联；其中，所述第一级控制开关及所述电容控制开关均受控于所述控制与人机交互模块，N为大于等于1的正整数。
[0024]可选地，所述能量控制模块还包括：第二级控制开关，所述第二级控制开关连接于所述第一级控制开关的第二端和所述待测器件的功率端之间，其中，所述第二级控制开关受控于所述控制与人机交互模块。
[0025]可选地，所述测试装置还包括：隔离模块，连接于所述控制与人机交互模块和所述可调功率电源之间、所述控制与人机交互模块和所述可调信号电源之间；在所述测试装置还包括能量控制模块时，所述隔离模块还连接于所述控制与人机交互模块和所述能量控制模块之间。
[0026]本专利技术还提供了一种利用如上任一项所述的半导体三端器件SOA曲线测试装置实现的测试方法，所述测试方法包括：
[0027]S1：通过所述控制与人机交互模块设置不同脉宽时间下的检测时间点，所述可调功率电源输出的功率电压的设定电压范围及第一设定步进值，所述可调信号电源输出的驱动信号的设定幅值范围及第二设定步进值、设定脉宽时间范围及第三设定步进值，并控制所述可调功率电源的功率电压、所述可调信号电源驱动信号的幅值及脉宽时间均从最小值开始输出；
[0028]S2：向所述待测器件的信号端输出驱动信号，向所述待测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：可调功率电源、可调信号电源及控制与人机交互模块，其中，所述可调功率电源连接待测器件的功率端和接地端，并受控于所述控制与人机交互模块，为所述待测器件提供电压值可调的功率电压；所述可调信号电源连接所述待测器件的信号端，并受控于所述控制与人机交互模块，为所述待测器件提供幅值可调、脉宽时间可调的驱动信号；所述控制与人机交互模块连接所述待测器件的功率端和接地端，用于检测不同时间点下所述待测器件的功率端电压和流经所述待测器件的电流，并基于检测的电压和电流绘制SOA曲线。2.根据权利要求1所述的半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述测试装置利用所述待测器件的输出特性，通过使所述可调功率电源输出的功率电压固定，调节所述可调信号电源输出驱动信号的幅值步进流经所述待测器件的电流，实现固定功率端电压下所述待测器件的最大耐受电流测试。3.根据权利要求1所述的半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：能量控制模块，连接于所述可调功率电源和所述待测器件之间，并受控于所述控制与人机交互模块，用于根据当前功率电压的大小调整并联电容的数量并对并联电容进行充电，在充电电压达到当前功率电压时结束充电，及通过并联电容放电向所述待测器件的功率端提供能量。4.根据权利要求3所述的半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：采样模块，连接于所述能量控制模块和所述控制与人机交互模块之间，用于采样充电电压；此时，所述控制与人机交互模块还用于比较采样电压和当前功率电压，并在所述采样电压达到所述当前功率电压时，控制所述能量控制模块中的并联电容结束充电。5.根据权利要求3所述的半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述能量控制模块包括：第一级控制开关及N条电容支路，所述第一级控制开关的第一端连接所述可调功率电源的输出端，所述第一级控制开关的第二端连接所述待测器件的功率端，N条电容支路并联于所述第一级控制开关的第二端和地之间；所述电容支路包括：电容控制开关及电容，二者串联；其中，所述第一级控制开关及所述电容控制开关均受控于所述控制与人机交互模块，N为大于等于1的正整数。6.根据权利要求5所述的半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述能量控制模块还包括：第二级控制开关，所述第二级控制开关连接于所述第一级控制开关的第二端和所述待测器件的功率端之间，其中，所述第二级控制开关受控于所述控制与人机交互模块。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的半导体三端器件SOA曲线的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：隔离模块，连接于所述控制与人机交互模块和所述可调功率电源之间、所述控制与人机交互模块和所述可调信号电源之间；在所述测试装置还包括能量控制模块时，所述隔离模块还连接于所述控制与人机交互模块和所述能量控制模块之间。8.一种利用如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丹丹，唐开锋，丁继，马荣耀，
申请(专利权)人：华润微电子重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：