[发明专利]一种功率半导体特性参数测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种功率半导体特性参数测试系统及方法，属于半导体特性参数测试技术领域。本发明的一种功率半导体特性参数测试系统，包括功率主回路、双脉冲测试电路、电感阻隔电路。本发明设置辅助功率半导体对待测功率半导体的导通时间以及电路通断进行控制，并在功率半导体两端设置吸收电容，能够有效阻隔母线电容到测试半桥之间的部分寄生电感；同时功率主回路采用叠层母排结构进行设置，通过较小的回路面积大大降低了杂散电感，能够以更低的电压实现高电流承载。进而本发明能够有效减小电压过冲叠加以及开关损耗，同时能有效避免电磁干扰，使得本发明特别适用于对第三代半导体高压SiC功率器件进行高精度的动态特性参数测试。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体特性参数测试系统及方法，属于半导体特性参数测试技术领域。

背景技术

高比例电力电子装备的使用是新一代电力系统的主要技术特征。随着大量不同类型、不同电压等级的电力电子设备接入电网，我国电力系统电力电子化的趋势逐步显现。电力电子是现代科学、工业和国防的重要支撑技术，是改造传统行业，发展新兴产业的核心技术之一。功率器件是电力电子技术的核心和基础，是电力电子技术发展的核心驱动力，很大程度上决定了电力电子变换器的性能。

而在所有的功率半导体器件中，以MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor金属-氧化物半导体场效应晶体管)和IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor绝缘栅双极晶体管)为代表的全控型器件，以其电压驱动、低损耗、快速开关等优良的综合特性，在众多领域都获得了大规模的应用。

为了保证功率半导体器件在电力电子系统中得到有效的使用，需要在使用前对器件的各项特性参数进行测试，随着更高电压、更大容量器件和模块的发展，对其进行特性参数测试的测试系统也提出新的要求，为了全面了解器件特性，就需要对器件的多项特性参数进行测试。

对于功率半导体器件，除了测试静态特性参数，还需要测试动态特性参数，如：开通延迟时间t_d(on)，关断延迟时间t_d(off)，上升时间t_r，下降时间t_f，开通时间t_(on)，关断时间t_(off)，开通损耗E_on，关断损耗E_off，反向恢复电流I_rr，反向恢复时间t_rr，二极管反向充电电量Q_rr等等。

第三代半导体SiC器件相较于传统Si材料器件的典型特征就是开关速度更快，其开关速度一般要快出一个数量级以上，达到纳秒数量级。超快的开关速度也给测试带来了新的挑战。器件的开关特性、测试中的电气应力以及动态损耗与测试电路的寄生参数密切相关。

而其超高速的开关动作，会产生极大的电流变化率，使之对动态参数测试的电路寄生参数非常敏感，导致较高的测试电路寄生参数会严重影响SiC器件动态特性的精确测量和表征。另外，测试过程需要多个测试设备进行数据的采集，考虑到SiC器件的开关时间量级在纳秒级别，采样过程中信号间的微小延时差异都可能导致动态损耗的较大测量误差。电路设计过程中需要将寄生参数降到最低。

当前商业市场诸多国内外厂商已经推出功率半导体器件动态特性参数的测试系统设备，但是它们大多都是以传统Si器件的作为测试对象，将Si器件的动态特性作为其测试系统的技术需求，相关的动态测试设备的寄生参数仅能满足传统功率器件低速开关特性的测试要求，并没有针对和适配高压SiC功率器件，因此现有技术无法对第三代半导体高压SiC功率器件进行高精度的动态特性参数测试，进而对我国电力电子器件的推广、应用以及行业发展产生不利影响。

发明内容