[发明专利]一种实时测量二极管瞬态温升的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子器件测试领域，涉及一种应用于二极管的瞬态温升测量与分析的方法。

技术背景

目前，半导体器件不断向尺寸小、集成度高等方向发展。与此同时，功率二极管需要在不同的高电流电压脉冲或开关条件下工作，器件的瞬态功率密度大，瞬态温升高，导致器件特性下降，使用可靠性降低，寿命缩短。为了准确评价其可靠性，对器件瞬态温升的准确测量尤为重要。

二极管的瞬态温升测试多采用电学法，相关标准主要有国军标128A-973103，美军标MIL-STD-750E3101.4等，测试设备均带有开关装置。工作电流和测试电流切换过程中会产生时间延迟，实验表明，1us的时间延迟可能导致温度变化超过200℃。而器件自身的开关速度较快，现行的设备延迟时间一般为1～10us，对于脉冲工作条件下器件的瞬态温升测量并不适用。

发明内容

针对二极管瞬态温升测量中存在的上述问题，本发明提出一种不需要开关切换测试电流和工作电流,而直接利用同一电流实时测量器件的瞬态温升，消除了由于开关切换延迟引起的温升测量误差。

本发明采用的技术方案如下：

在不同温度下，对器件进行I-V特性的测量，得到I-V特性曲线。其中器件所加的电流为窄脉冲电流，可防止器件自升温。然后，根据I-V特性曲线得到不同电流下电压随温度变化的关系曲线，再利用半导体参数分析仪采集器件在不同电流下电压随时间的变化关系，结合之前得到的不同电流下电压随温度变化的关系曲线，即可得到器件的瞬态温升。

一种实时测量二极管瞬态温升的方法，包括二极管1、温箱2、图示仪（内置电源）3、器件夹具4、半导体参数分析仪5。温箱2用于对器件加温；图示仪3用于给器件加电流、电压，显示I-V特性曲线等；半导体参数分析仪5用于采集二极管1的结电压随时间变化规律。

本发明的特征在于，该方法还包括以下步骤：

步骤一，将二极管1通过导线与图示仪3的器件夹具4相连，并将二极管1放入温箱2内，利用温箱2给二极管1加热。

步骤二，设置温箱2的初始温度，使二极管1的温度稳定在温箱2设定的温度，并保持一段时间，然后给二极管1加一脉冲电流，利用图示仪3测试二极管1在此温度下的I-V特性关系。按一定的步长逐步改变温箱2的温度，测出不同温度下二极管1的I-V特性关系。

步骤三，将测量数据绘制成不同温度下的I-V特性曲线。

步骤四，利用不同温度下的I-V特性曲线，提取出电压值，绘制成不同电流下电压随温度变化的关系曲线。

步骤五，将二极管1通过导线与半导体参数分析仪5相连，设置相关参数，测得不同电流下电压随时间的变化关系。

步骤六，绘制二极管1不同电流下电压随时间变化关系曲线。

步骤七，对应电压随温度变化的关系曲线和电压随时间变化曲线的数据，得到二极管1的结温随时间的变化规律，即为瞬态温升变化关系。

步骤二所述的脉冲电流为窄脉冲电流。

本发明的有益效果是：本发明采用无开关测试装置实时测量器件瞬态温升，与带有开关切换装置的现有测量方法相比，消除了因开关切换延迟引起的温升误差。同时，图示仪产生的窄脉冲电流，脉宽足够小，可有效地避免器件自升温对温升的影响，使测试精度有很大提高。

附图说明

图1为本发明所涉及的测试装置示意图：（a）为测试器件I-V特性曲线时的装置示意图，（b）为测试器件的电压随时间变化关系的装置示意图；

图2为本发明所涉及方法的流程图；

图3为实施例测得的不同温度下的I-V特性曲线；

图4为实施例测得的电压随温度变化的关系曲线；

图5为实施例测得的电压随时间变化的关系曲线；

图6为实施例测得的器件的瞬态温升曲线。

图1中：1-二极管，2-温箱，3-图示仪，4-器件夹具，5-半导体参数分析仪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行更详细的说明。

本发明所涉及的测试装置如图1（a）和（b）所示。包括二极管1、温箱2、图示仪3、器件夹具4和半导体参数分析仪5。二极管1为快恢复二极管，封装形式为TO-247-2L型，最大正向电压为3.1V，最大正向电流为30A。图示仪3采用安捷伦371A大功率曲线追踪仪器。温箱2采用Despatch900series。半导体参数分析仪5采用安捷伦B1500精密半导体参数分析仪。

本发明所涉及方法的流程图如图2所示，包括以下步骤：