[发明专利]功率器件动态测试的保护方法

说明书

本发明涉及一种保护方法，尤其是一种功率器件动态测试的保护方法，属于功率器件测试保护的技术领域。在功率器件动态测试中电源V_R(储能元件)的放电通路上设置电流切断器，当测试过程中电流超限后，电流切断器可以在极短的时间之内将释放能量的通道切断，避免由于能量释放失控而引起的被测器件爆炸或将测试系统损坏，极大地提高了测试的安全性，利于被测试样品的后续失效分析，也可以减小系统在防爆设计时所带来的对成本及性能等方面的牺牲，避免了测试系统由于测试异常而损坏，提高了系统的可靠性和寿命，减少了系统的维护成本。

技术领域

本发明涉及一种保护方法，尤其是一种功率器件动态测试的保护方法，属于功率器件测试保护的技术领域。

背景技术

功率半导体器件之所以可以用于电力电子系统中，其实质原理是它们都具有一个共同的特点，也既是变阻特性。也就是说功率半导体器件通常具有高阻和低阻两个工作状态。例如：

二极管的电流从阳极流向阴极时呈低阻状态，当电流从阴极流向阳极时呈高阻状态。IGBT当其栅极与发射极间的电压高于阈值电压时，其集电极与发射极间呈低阻状态。当栅极与发射极间的电压低于阈值电压时，其集电极与发射极间呈高阻状态。

MOSFET和HEMT当其栅极与发射极间的电压高于阈值电压时，其漏极与源极间呈低阻状态。当栅极与发射极间的电压低于阈值电压时，其漏极与源极间呈高阻状态。

二极管属于被动器件，其高阻和低阻状态的切换由外部电路的电流方向所决定。IGBT/MOSFET/HEMT属于主动器件，其高阻与低阻状态的切换可以通过控制其栅极与发射极(或源极)间的电压来实现。当功率半导体器件失效后，通常有两个特征：其一时失去高阻状态或低阻状态的能力，其二是失去主动切换高阻和低阻状态的能力。

功率半导体器件动态特性测试系统通常包括双脉冲测试系统、短路安全工作区测试系统、反偏安全功作区测试系统、雪崩耐量测试系统等。

图1所示为双脉冲测试电路原理图(与国际标准IEC60747-9几乎相同)。电源V_R为高压电源，电源V_R的负极接地。通常情况下，电源V_R为一个大容量的电容器。L1为负载电感，DUT-D为一个待测的二极管器件，电感L1与待测二极管DUT-D并联，且待测二极管DUT-D的阴极以及电感L1的一端与电源V_R的正极相连。DUT-SW为待测的开关器件(图1中为一个IGBT器件，但实际上也可以为MOSFET或HEMT等器件)。待测开关器件DUT-SW的集电极(或漏极)和待测二极管器件DUT-D的阳极以及电感L1的另一端相连，待测开关器件DUT-SW的发射极(或源极)接地。待测开关器件DUT-SW的栅极通过两个电源来控制其开关状态。电源V_GG1负极接地，电源V_GG1的正极通过电阻R1和开关S1连接到待测开关器件DUT-SW的栅极上。电源V_GG2正极接地，电源V_GG2的负极通过电阻R2和开关S1连接到DUT-SW的栅极上。当开关S1与电阻R1连接后，待测开关器件DUT-SW将被开通(进入低阻状态)。当开关S1与电阻R2连接后，待测开关器件DUT-SW将被开通(进入高阻状态)。