[发明专利]一种利用反向特性测试肖特基二极管热阻的方法

说明书

本发明涉及一种利用反向特性测试肖特基二极管热阻的方法，区别于现有测试方法中将热敏电压作为热敏参数来表征结温，本发明选择肖特基芯片在指定反向电压下的反向电流I_R作为热敏参数，利用肖特基二极管的反向电流与结温呈指数函数关系确定热阻测试时的热敏校正曲线；然后再对肖特基二极管进行稳态偏置电压下的反向电流测试，进而计算出肖特基二极管的结温、反向功耗、以及热阻值。采用本发明所提供的热阻测试方法无需配置专用测试设备，整个测试过程所使用的测试设备均为常规测试仪器，测试系统的连接结构非常简单，也很容易实现，对于不具备专用测试设备的中小企业也可以轻松实现对肖特基二极管热阻的测试，测试成本得以降低。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件特性参数的测试，具体涉及一种利用反向特性测试肖特基二极管热阻的方法。

背景技术

热阻是衡量二极管散热能力的一个重要的热学参数，其物理意义可以类比于一个电阻，电阻在电路中限制或阻碍了电流的流动。而热阻在器件中限制了热能量的流动或转移。

二极管在工作中自身的功耗将全部转化为热量，这一热量发自其中的芯片，并使芯片的温度升高，而芯片的温度越高工作越不稳定，损坏的风险越大。所以通常依据二极管工作的环境温度来限制通过二极管的电流，并以此来限制芯片的工作结温。对于大功率二极管还可通过安装散热器使热量更快的散失到环境来保持结温稳定于规定范围。

结温与功耗、环境温度或器件外壳温度有关，当功耗、环境温度一定时，结温取决于应用系统将功耗产生的热量传递到环境的能力，亦即取决于结到环境的安装热阻。在具体应用中，安装后的热阻和环境温度以及交替于正反向工作状态的正向功耗、开关功耗、反向功耗决定了结温及波动的幅度。频率越低开关功耗在总的功耗中占的比例越低，对结温波动的影响越小；而一般情况下反向功耗远小于正向功耗，故结温及在其均值附近波动的幅度主要由正向功耗或正向电流决定。因此国际电工委员会(IEC)将结温作为约束条件利用电流降额曲线对器件的环境温度或外壳温度、功耗或电流予以了限制。

二极管的正向功耗P(W)、结温T_j(℃)、环境温度T_a(℃)、热阻R_ja(℃/W)有以下关系：

P＝I_F×V_F＝(T_j-T_a)/R_ja (1)

其中：

I_F为正向电流(A)；

V_F为正向电压(V)；

R_ja为从芯片的PN结到环境的热阻(℃/W)。

以上参数中除T_j、R_ja以外皆可测试，而如果已知在以上诸条件时的T_j即可计算R_ja，并进而确定额定电流I_F(AV)。

在额定条件下流过二极管的正向电流叫额定电流，额定条件实际是一个或一组规定的条件，在上式中如果规定一个最高结温作为额定结温，规定一安装条件作为确定额定电流的安装条件，则通过上式可确定热阻及额定电流。

公式(1)实际上也给出了热阻的定义，将其稍作变化得到热阻的表达式为：

R_ja＝(T_j-T_a)/P (2)

公式(2)说明：在环境温度T_a时，由芯片中的功耗P产生了结到环境的温差T_j-T_a，而单位功率所导致的温差即为热阻。