[发明专利]肖特基栅场效应晶体管温升和热阻测量方法及装置

权利要求书

1.一种肖特基栅半导体器件的温升和热阻测量装置，其特征在于，包括以下部分：

被测器件放置在可调温的恒温平台上；计算机分为两路；一路时序控制FPGA单元，分别接入电源模块，控制输出栅极电压源、测试电流源、漏极电压源，接入时序脉冲信号，控制状态控制切换开关；状态控制切换开关中的栅源反偏电压和正向测试电流状态由一个通道输出，受控于时序脉冲信号，状态控制切换开关中的漏源电压的通、断受控于时序脉冲信号；状态控制切换开关的两路输出先接入保护电路，再从保护电路分别串联工作电流采样电阻接到被测器件的漏极、串联接到被测器件的栅极；工作电流采样电阻、测试电流采样电阻两端的电压，以及被测器件的栅源电压、漏源电压输出至状态监控器，再经由FPGA单元与计算机实现设置和接收双向控制；

从计算机分出的另一路，接入采集器；由被测器件的测试电流下的栅电压接入截取放大器，受参考电压电位器的截取后，输出至采集器，并传给计算机；其中，基准电压给参考电压电位器提供基准电压。

2.应用权利要求1所述装置测量被测器件温度系数的方法，其特征在于，步骤如下：

1）将被测器件接触放置在可调温度的恒温平台上；接好被测器件上的导线；设恒温平台的温度为T1；

2）通过计算机设置漏源电压为零，经FPGA单元设置正向栅源测试电流，小于正常漏源工作电流的1%，以保证产生的升温可以忽略。控制采集指令由脉冲的下降沿触发，以启动采集器采集。

3）计算机通过采集器，采集经截取放大器，截取、放大被测器件在测试电流下的栅源电压；

4）截取放大器固定截取、放大被测器件栅源两端电压中含有随温度变化的部分，输出给采集器；经计算机采集、平均后，得到T1温度下，未加工作电流时，测试电流下的两端电压Vgsf1，经传到计算机，并显示采集的数据；

5）将恒温平台升高温度到T2，重复步骤3）、步骤4）测量相同测试电流下的端电压Vgsf2，其温度系数是□=（Vgsf2-Vgsf1）/（T2-T1）；即温度每升高一度测试电流下栅源肖特基结电压的改变量；或者选择多次改变恒温平台温度，重复步骤3）、步骤4）的测量；然后利用最小二乘法计算出温度系数。

3.应用权利要求1所述装置测量被测器件温升和热阻的方法，其特征在于，步骤如下：

I、将被测器件接触放置在可调温度的恒温平台上；连接好被测器件栅、源、漏导线；设恒温平台温度为T0；

II、保持与测量温度系数相同的测试电流下，通过计算机设定工作电压Vds为零，通过FPGA单元产生一个控制脉冲指令给漏极电压源；在高电平向低电平转换的下降沿，触发采集器，采集经截取放大器，截取、放大被测器件在T0温度下，未加工作电压时，测试电流下的栅源电压V1(t)；

III、通过计算机设定加工作电压Vds，工作电流Ids，施加功率时间tH，冷却采集时间tC，通过产生相应的控制指令给栅极电压源、测试电流源、漏极电压源；

IV、执行测量程序，计算机经FPGA单元、电源模块和状态控制切换开关，输出设定的工作和测量脉冲；该脉冲从0到tH时间段为工作模式，工作电压为Vds、电流Ids，栅压为Vgs，并且这些参数值经状态监控器、FPGA单元返回计算机；

V、到tH时刻，切换为测量状态，工作电压为Vds=0、电流Ids=0，栅压由负偏转为正，并触发采集器，采集正向恒流下的被测器件栅压Vgsf随时间变化，直到tC结束，并输出Vgsf(t)返回计算机；

VI、测得的Vgsf(t)与步骤II测得的V1(t)差就是由于工作功率产生的温升，带来的变化；随冷却时间增加，Vgsf(t)与V1(t)的差变小，逐渐趋于零；Vgsf(t)与V1(t)的差，再除以温度系数α就是测量的设定工作电流和设定的工作电流施加时间段tH内，使被测器件的产生的温升，△T(t)=（Vgsf(t)-V1(t)）/α；

VII、被测器件工作时加载功率=Vds Ids温升△T除以功率就是热阻，Rth(t)=△T(t)/（Vds Ids）；

VIII、通过对Rth(t)实施结构函数法处理，得到被测器件热阻构成。