專利名稱：大功率半導體管測試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導體器件的特性測試技術(shù)，涉及一種大功率半導體管測試方法及裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的大功率半導體管特性測試基本上采用連續(xù)的驅(qū)動源(集電極源、基極源)，被測件和測試裝置系統(tǒng)兩部分的功耗和發(fā)熱都較大，這也限制了對大功率管特別是100A以上大電流半導體管的特性測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種功率消耗低，測量系統(tǒng)發(fā)熱小的大功率半導體管測試裝置。
本發(fā)明的大功率半導體管測試方法用于二極半導體管測試的技術(shù)方案是設置一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過放大電路與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路驅(qū)動二極被測件，二極被測件與電流測量模塊和電壓測量模塊連接，有一個通量儲存電路為驅(qū)動電路連接提供測量所需的大能量；此外還設置有對測試過程進行控制的工控機，工控機通過邏輯控制模塊向放大電路輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使放大電路輸出脈沖的三角波。
本發(fā)明的大功率半導體管測試方法用于三極半導體管測試的技術(shù)方案是設置一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過放大電路與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路驅(qū)動三極被測件，三極被測件與電流測量模塊和電壓測量模塊連接，有一個通量儲存電路為驅(qū)動電路連接提供測量所需的大能量；設置一個階梯波源，階梯波源輸出到被測件的柵極或基極；此外，還設置有對測試過程進行控制的工控機，工控機通過邏輯控制模塊向放大電路輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使放大電路輸出脈沖的三角波；工控機還通過邏輯控制模塊向階梯波源輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使階梯波源輸出一個脈沖的階梯波。
本發(fā)明的大功率半導體測試裝置用于二極半導體管測試的技術(shù)方案是該裝置包括一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過一個放大電路與一個驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路連接二極被測件，二極被測件還連接有電流測量模塊和電壓測量模塊，有一個能量儲存電路與驅(qū)動電路連接；該裝置還包括有一個工控機，工控機通過一個邏輯控制模塊與放大電路連接，以向放大電路輸出可使放大電路輸出脈沖三角波的脈沖控制信號。
本發(fā)明的大功率半導體測試裝置用于三極半導體管測試的技術(shù)方案是該裝置包括一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過一個放大電路與一個驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路連接三極被測件，二極被測件還連接有電流測量模塊和電壓測量模塊，有一個能量儲存電路與驅(qū)動電路連接；該裝置還包括還包括有一個工控機，工控機通過一個邏輯控制模塊與放大電路連接，以向放大電路輸出可使放大電路輸出脈沖三角波的脈沖控制信號；工控機還連接有一個階梯波源，它控制階梯波源向三極被測件的基極或柵極輸出脈沖階梯波。
本發(fā)明裝置的上述兩個技術(shù)方案中，連接在三角波源與驅(qū)動電路之間的放大電路包括有運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3A和U3B、濾波電路U4A和U4B、放大器U5A和U5B。針對被測件極性(PNP或NPN)的不同，三角波源至驅(qū)動電路的連接線路有兩條一條依次經(jīng)過運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3A、濾波電路U4A、放大器U5A連接到驅(qū)動電路；另一條依次經(jīng)過運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3B、濾波電路U4B、放大器U5B連接到驅(qū)動電路。
本發(fā)明的裝置用于三極半導體管測試的技術(shù)方案中，所述的驅(qū)動電路包括有作為驅(qū)動管的大功率場效應管V，場效應管的柵極與放大電路的輸出部分連接，場效應管V的漏極與電源輸出端連接，場效應管的源極經(jīng)過儲能電容與電源反回端連接，被測件連接在儲能電容的兩極之間，階梯波源連接在三極被測件的基極或柵極。為了適應被測件的不同極性(PNP或NPN)，在被測件的兩個測試極之前還可設置有可轉(zhuǎn)換接線方向的轉(zhuǎn)換觸點。
本發(fā)明的裝置用于二極半導體管測試的技術(shù)方案中，所述的驅(qū)動電路包括有作為驅(qū)動管的大功率場效應管V，場效應管的柵極與放大電路的輸出部分連接，場效應管V的漏極與電源輸出端及儲能電容的正極連接，儲能電容的負極連接電源返回端，二極被測件的兩個測試極分別連接儲能電容的負極和場效應管的V的源極。為了適應被測件的不同極性(PNP或NPN)，在被測件的兩個測試極之前還可設置有可轉(zhuǎn)換接線方向的轉(zhuǎn)換觸點。
本發(fā)明能有效地防止測試系統(tǒng)集電極源部分驅(qū)動大功率管的過熱問題。在測量三極大功率管時，大功率驅(qū)動電源可采用連續(xù)的三角波，將儲能電容接在驅(qū)動管的S極，基極采用脈沖源，這樣，系統(tǒng)的驅(qū)動管就不用通過大電流，僅需給電容提供約不超過10A的充電電流，使驅(qū)動管的發(fā)熱量大大降低；而在測大功率二極管等兩極半導體管時，用大電流繼電器將儲能電容接到驅(qū)動管的D極，驅(qū)動源采用占空比較小的脈沖三角波，使發(fā)熱量減到最小。


圖1是本發(fā)明方法及裝置用于二極半導體管測試的原理框圖；圖2是本發(fā)明方法及裝置用于三極半導體管測試的原理框圖；
圖3是本發(fā)明裝置的放大電路原理圖；圖4是本發(fā)明裝置用于二極半導體管測試時的驅(qū)動電路原理圖；圖5是本發(fā)明裝置用于三極半導體管測試時的驅(qū)動電路原理圖。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，在對大功率管進行測試時，工控機產(chǎn)生一種增益可程控的三角波，此三角波作為大功率管的集電極(漏極)掃漏電壓(0～±2V)，三角波發(fā)生器主要由工控機軟件仿真，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換三角波，三角波的增益調(diào)節(jié)，又由D/A的參考電平VREF的變化來實現(xiàn)。
這樣一種增益可調(diào)節(jié)的三角波經(jīng)放大器以及相關(guān)邏輯控制，如在二極管測試時需形成脈沖，在三極管測試時三角波直接經(jīng)過放大電路，邏輯控制模塊還對NPN、PNP極性進行控制，后經(jīng)驅(qū)動電路，將能量存儲電路形成的大能量，按照放大電路的波形送至被測件，最后經(jīng)電壓/電流采樣電路，送至工控機取樣、處理、保存等。
圖3足放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。這部分電路由大電流脈沖形成電路、脈沖濾波電路、大電流驅(qū)動電路、大功率MOSFETS電路、大電流輸出電路等組成。在大功率二極管測試時，三角波經(jīng)運放U1和模擬開關(guān)U2，U3A(正極性)，U3B(負極性)以及與門U6，產(chǎn)生大電流脈沖三角波；在大功率三極管測試時，三角波直接通過U1、U2、U3。脈沖三角波或連續(xù)三角波經(jīng)U4A(4B)濾波，再經(jīng)U5A(5B)x15倍增益的放大器放大，驅(qū)動后續(xù)的大功率MOS(絕緣柵)場效應管。
如圖4、圖5所示，驅(qū)動電路可由一只45V/5A的變壓器，經(jīng)整流濾波電路形成60VHC電源，再經(jīng)能量儲存電路，即2只并聯(lián)的儲能電容(C10000μF/100V)儲能，此電容C在測三極管時通過繼電器K3接至2點(MOS管的s極)，如圖5所示。在測二極管時通過繼電器K3接至1點(MOS管的d極)，如圖4所示。
大功率驅(qū)動管由兩只1XFN180N10絕緣柵場效應管并聯(lián)組成，整個掃描電壓的增益通過放大器的Rf進行閉環(huán)控制。極性控制電路由繼電器轉(zhuǎn)換觸點K1和K2來完成。當被測件為正極性時，電容C上的高能電量經(jīng)驅(qū)動管V經(jīng)K1接至1點，經(jīng)串聯(lián)電阻R串，送至插座C，經(jīng)被測件回流至插座E，經(jīng)取樣電阻RS至K2的觸點2；當被測件為負極性時，電容C上的高能電量，經(jīng)驅(qū)動管V，此時K1接2點，經(jīng)取樣電阻RS接至插座E，經(jīng)被測件回流至插座C，經(jīng)串聯(lián)電阻R串，至K2的觸點1，最后回到變壓器的返回端60VHCRTN，完成測試任務，其中，附有電壓、電流取樣電路。
權(quán)利要求
1.一種大功率半導體管測試方法，其特征是設置一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過放大電路與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路驅(qū)動二極被測件，二極被測件與電流測量模塊和電壓測量模塊連接，有一個通量儲存電路為驅(qū)動電路連接提供測量所需的大能量；此外還設置有對測試過程進行控制的工控機，工控機通過邏輯控制模塊向放大電路輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使放大電路輸出脈沖的三角波。
2.一種大功率半導體管測試方法，其特征是設置一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過放大電路與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路驅(qū)動二極被測件，二極被測件與電流測量模塊和電壓測量模塊連接，有一個通量儲存電路為驅(qū)動電路連接提供測量所需的大能量；設置一個階梯波源，階梯波源輸出到被測件的柵極或基極；此外，還設置有對測試過程進行控制的工控機，工控機通過邏輯控制模塊向放大電路輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使放大電路輸出脈沖的三角波；工控機還通過邏輯控制模塊向階梯波源輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使階梯波源輸出一個脈沖的階梯波。
3.一種大功率半導體管測試裝置，其特征是該裝置包括一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過一個放大電路與一個驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路連接二極被測件，二極被測件還連接有電流測量模塊和電壓測量模塊，有一個能量儲存電路與驅(qū)動電路連接；該裝置還包括還包括有一個工控機，工控機通過一個邏輯控制模塊與放大電路連接，以向放大電路輸出可使放大電路輸出脈沖三角波的脈沖控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率半導體管測試裝置，其特征是放大電路包括有運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3A和U3B、濾波電路U4A和U4B、放大器U5A和U5B；三角波源至驅(qū)動電路的連接線路有兩條一條依次經(jīng)過運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3A、濾波電路U4A、放大器U5A連接到驅(qū)動電路；另一條依次經(jīng)過運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3B、濾波電路U4B、放大器U5B連接到驅(qū)動電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大功率半導體管測試裝置，其特征是所述驅(qū)動電路包括有作為驅(qū)動管的大功率場效應管V，場效應管的柵極與放大電路的輸出部分連接，場效應管V的漏極與電源輸出端及儲能電容的正極連接，儲能電容的負極連接電源返回端，二極被測件的兩個測試極分別連接儲能電容的負極和場效應管的V的源極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率半導體管測試裝置，其特征是在被測件的兩個測試極之前設置有可轉(zhuǎn)換接線方向的轉(zhuǎn)換觸點。
7.一種大功率半導體管測試裝置，其特征是該裝置包括一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過一個放大電路與一個驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路連接三極被測件，二極被測件還連接有電流測量模塊和電壓測量模塊，有一個能量儲存電路與驅(qū)動電路連接；該裝置還包括還包括有一個工控機，工控機通過一個邏輯控制模塊與放大電路連接，以向放大電路輸出可使放大電路輸出脈沖三角波的脈沖控制信號；工控機還連接有一個階梯波源，它控制階梯波源向三極被測件的基極或柵極輸出脈沖階梯波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大功率半導體管測試裝置，其特征是放大電路包括有運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3A和U3B、濾波電路U4A和U4B、放大器U5A和U5B；三角波源至驅(qū)動電路的連接線路有兩條一條依次經(jīng)過運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3A、濾波電路U4A、放大器U5A連接到驅(qū)動電路；另一條依次經(jīng)過運放電路U1、模擬開關(guān)U2、模擬開關(guān)U3B、濾波電路U4B、放大器U5B連接到驅(qū)動電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的大功率半導體管測試裝置，其特征是所述驅(qū)動電路包括有作為驅(qū)動管的大功率場效應管V，場效應管的柵極與放大電路的輸出部分連接，場效應管V的漏極與電源輸出端連接，場效應管的源極經(jīng)過儲能電容與電源反回端連接，被測件連接在儲能電容的兩極之間，階梯波源連接在三極被測件的基極或柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大功率半導體管測試裝置，其特征是在被測件的兩個測試極之前設置有可轉(zhuǎn)換接線方向的轉(zhuǎn)換觸點。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導體器件的特性測試技術(shù)，涉及一種大功率半導體管測試方法及裝置。其方法是設置一個三角波源，三角波源的輸出部分經(jīng)過放大電路與驅(qū)動電路連接，驅(qū)動電路驅(qū)動二極被測件，二極被測件與電流測量模塊和電壓測量模塊連接，有一個通量儲存電路為驅(qū)動電路連接提供測量所需的大能量；此外還設置有對測試過程進行控制的工控機，工控機通過邏輯控制模塊向放大電路輸出一個脈沖控制信號，該脈沖控制信號使放大電路輸出脈沖的三角波。本發(fā)明在對大功率半導體管進行測試時，其功率消耗低、測量系統(tǒng)發(fā)熱小。
文檔編號H01L21/66GK101025431SQ20061003836
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者宋云衢 申請人:江蘇綠揚電子儀器集團有限公司