一种功率器件雪崩耐受能力测试系统和方法与流程

本发明涉及电子元器件，尤其涉及一种功率器件雪崩耐受能力测试系统和方法。

背景技术：

1、功率器件的雪崩耐受能力是一项重要考核指标，需要对功率器件进行雪崩测试。功率器件的雪崩测试是指模拟器件受到较大的感性负载电流冲击时，功率器件在关闭状态下的能量耐受能力。若超过功率器件的临界耐受能力，功率器件会发生热损坏，还可能被击穿。

2、功率器件的雪崩耐受能力与功率器件的温度和栅极驱动负压有强相关性，一般情况下，需要在一定温度范围内变换栅极驱动负压，测试功率器件的雪崩耐受能力，从而在功率器件的结构和/或功率器件的制造工艺发生变化时，评估功率器件的雪崩耐受能力。

3、现有技术对功率器件进行雪崩能力测试时，需要使用外部热源对功率器件进行加热，并对结温进行监控。常规的结温监控通过功率器件的温度敏感参数进行标定，例如测量功率器件的导通电阻，基于导通电阻和结温的对应关系计算出功率器件的结温，然后进行雪崩测试。搜集功率器件的结温和温度敏感参数的对应关系，其中温度敏感参数是指功率器件随温度线性增大或减小，通过该类参数可以获取对应的温度的参数，例如导通电阻或体二极管压降。在进行高温加热测试时切换到温度敏感参数测试电路，高温加热测试之后再切换到雪崩测试电路，该测试方法的测试效率低，且测试电路复杂，容易受到外界源表的限制，还容易受到干扰，影响测试的准确性。部分功率器件不存在温度敏感参数，此时无法监控功率器件的真实结温。

4、因此，需要一种可以在雪崩测试之前，快速且准确地监测功率器件的结温，从而在不同结温下测试功率器件的雪崩耐受能力的测试系统。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种功率器件雪崩耐受能力测试系统，该系统可以在雪崩测试之前，快速且准确地监测功率器件的结温，从而在不同结温下测试功率器件的雪崩耐受能力。

2、一种功率器件雪崩耐受能力测试系统，包括控制模块，所述控制模块的输出端与加热模块连接；所述加热模块包括相互抵接的温度传感器和待测器件，所述温度传感器与所述控制模块的输入端连接，所述待测器件与雪崩测试模块连接；所述控制模块用于将待测器件温度调节至目标温度范围，并对所述待测器件进行雪崩测试。

3、在本发明较佳的技术方案中，所述加热模块还包括箱体，所述箱体密闭且耐高温；所述箱体内设置有所述温度传感器和所述待测器件。

4、在本发明较佳的技术方案中，所述箱体内设置有第一封装模块和第二封装模块，所述温度传感器位于所述第一封装模块内，所述待测器件位于所述第二封装模块内。

5、在本发明较佳的技术方案中，所述第一封装模块的表面设置有第一接触区，所述第二封装模块的表面设置有第二接触区，所述第一接触区与所述第二接触区接触，所述第一接触区和所述第二接触区之间进行热传递。

6、在本发明较佳的技术方案中，功率器件雪崩耐受能力测试系统还包括导热管，所述第一封装模块的内部还设置有第三接触区，所述第二封装模块的内部还设置有第四接触区，所述第三接触区与所述导热管的第一端连接，所述第四接触区与所述导热管的第二端连接，所述导热管用于将所述第二封装模块的热量传递到所述第一封装模块。

7、在本发明较佳的技术方案中，所述雪崩测试模块包括充电电源、驱动电源和储能电感，所述储能电感和所述待测器件串联形成第一支路，所述充电电源与所述第一支路并联；所述驱动电源的正极与所述待测器件的栅极连接，所述驱动电源的负极与所述待测器件的源极连接。

8、在本发明较佳的技术方案中，所述加热模块还包括电加热器，所述电加热器设置于所述箱体内或所述箱体的表面。

9、本发明的目的之二是提供一种功率器件雪崩耐受能力测试方法，基于上述任一项所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，所述方法包括：

10、获取所述温度传感器的输出电压，将所述输出电压转换为传感器温度；其中，所述传感器温度等于待测器件温度；

11、检测所述待测器件温度是否位于所述目标温度范围内，若是，则计算雪崩最大电流；

12、根据所述雪崩最大电流计算所述待测器件的开启时长；

13、控制所述待测器件开通所述开启时长，然后关闭所述待测器件，测试所述待测器件的雪崩耐受能力。

14、在本发明较佳的技术方案中，所述关闭所述待测器件，测试所述待测器件的雪崩耐受能力，包括：

15、调节所述待测器件的栅极驱动负压，以使所述待测器件关闭；

16、在不同的所述栅极驱动负压的情况下，储能电感的放电电流流经所述待测器件，以使所述待测器件发生雪崩；

17、根据所述待测器件的损坏情况判断所述待测器件的雪崩耐受能力。

18、在本发明较佳的技术方案中，所述计算雪崩最大电流，包括：

19、根据以下公式计算雪崩最大电流：

20、

21、其中，imax为所述雪崩最大电流，w为雪崩所需能量，l为储能电感的电感值。

22、在本发明较佳的技术方案中，所述根据所述雪崩最大电流计算所述待测器件的开启时长，包括：

23、根据以下公式计算所述待测器件的开启时长：

24、

25、其中，time为所述待测器件的开启时长，vdd为充电电压。

26、本发明的有益效果为：本发明提供一种功率器件雪崩耐受能力测试系统，包括控制模块，控制模块的输出端与加热模块连接；加热模块包括相互抵接的温度传感器和待测器件，温度传感器与控制模块的输入端连接，待测器件与雪崩测试模块连接；控制模块用于将待测器件温度调节至目标温度范围，并对待测器件进行雪崩测试。在控制模块对加热模块的整个空间进行加热的过程中，同时对温度传感器和待测器件进行加热，由于温度传感器和待测器件相互抵接，待测器件和温度传感器之间存在热传递，使得温度传感器的传感器温度与待测器件温度相同。控制模块的输入端接收温度传感器的输出电压，控制模块将温度传感器的输出电压转换为温度传感器的传感器温度，即可以得到待测器件温度。若待测器件温度不在目标温度范围内，则控制模块控制加热模块调节待测器件温度，使得待测器件温度升高或降低，直到待测器件温度位于目标温度范围内，再对待测器件进行雪崩测试。本发明不需要测量导通电阻，再将导通电阻换算成温度，而是直接对待测器件进行接触式的温度测量，可以快速且准确地测量待测器件温度，适用于具有温度敏感参数的器件和不具有温度敏感参数的器件，从而在不同温度下测试待测器件的雪崩耐受能力。

技术特征：

1.一种功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，包括控制模块，所述控制模块的输出端与加热模块连接；所述加热模块包括相互抵接的温度传感器和待测器件，所述温度传感器与所述控制模块的输入端连接，所述待测器件与雪崩测试模块连接；所述控制模块用于将待测器件温度调节至目标温度范围，并对所述待测器件进行雪崩测试。

2.根据权利要求1所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，所述加热模块还包括箱体，所述箱体密闭且耐高温；所述箱体内设置有所述温度传感器和所述待测器件。

3.根据权利要求2所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，所述箱体内设置有第一封装模块和第二封装模块，所述温度传感器位于所述第一封装模块内，所述待测器件位于所述第二封装模块内。

4.根据权利要求3所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，所述第一封装模块的表面设置有第一接触区，所述第二封装模块的表面设置有第二接触区，所述第一接触区与所述第二接触区接触，所述第一接触区和所述第二接触区之间进行热传递。

5.根据权利要求4所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，还包括导热管，所述第一封装模块的内部还设置有第三接触区，所述第二封装模块的内部还设置有第四接触区，所述第三接触区与所述导热管的第一端连接，所述第四接触区与所述导热管的第二端连接，所述导热管用于将所述第二封装模块的热量传递到所述第一封装模块。

6.根据权利要求1所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，所述雪崩测试模块包括充电电源、驱动电源和储能电感，所述储能电感和所述待测器件串联形成第一支路，所述充电电源与所述第一支路并联；所述驱动电源的正极与所述待测器件的栅极连接，所述驱动电源的负极与所述待测器件的源极连接。

7.根据权利要求2所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统，其特征在于，所述加热模块还包括电加热器，所述电加热器设置于所述箱体内或所述箱体的表面。

8.一种功率器件雪崩耐受能力测试方法，其特征在于，基于权利要求1-权利要求7任一项所述的功率器件雪崩耐受能力测试系统进行测试，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的功率器件雪崩耐受能力测试方法，其特征在于，所述关闭所述待测器件，测试所述待测器件的雪崩耐受能力，包括：

10.根据权利要求8所述的功率器件雪崩耐受能力测试方法，其特征在于，所述计算雪崩最大电流，包括：

11.根据权利要求10所述的功率器件雪崩耐受能力测试方法，其特征在于，所述根据所述雪崩最大电流计算所述待测器件的开启时长，包括：

技术总结
本发明提供了一种功率器件雪崩耐受能力测试系统和方法，其中系统包括控制模块，控制模块的输出端与加热模块连接。加热模块包括相互抵接的温度传感器和待测器件，温度传感器与控制模块的输入端连接，待测器件与雪崩测试模块连接。控制模块用于将待测器件温度调节至目标温度范围，并对待测器件进行雪崩测试。本发明不需要测量导通电阻，再将导通电阻换算成温度，而是直接对待测器件进行接触式的温度测量，可以快速且准确地测量待测器件温度，适用于具有温度敏感参数的器件和不具有温度敏感参数的器件，从而在不同温度下测试待测器件的雪崩耐受能力。

技术研发人员：姬伟超,李理,毛燕,容建峰
受保护的技术使用者：珠海格力电子元器件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5