[发明专利]一种功率器件开关瞬间抗烧毁能力的检测方法

说明书

本发明公开了一种功率器件开关瞬间抗烧毁能力的检测方法，属于半导体器件测试可靠性的技术领域。主要应用于功率器件开启关断瞬间器件抗烧毁能力的评估，从而指导并提高器件可靠性的方法和装置。首先，通过施加低于盲点的栅压或通态压降，控制功率器件处于导通电阻负温度系数区域，模拟带容性负载开启及感性负载关断等工况；然后，通过对器件施加一组可控的递增脉冲信号，来模拟器件开启关断瞬间的功耗及热点形成情况，从而定量评价功率器件的抗瞬态烧毁能力，进而探索器件耐受瞬态失效的最恶劣条件。本发明也可以用于评价功率器件其它工况下抗瞬态烧毁能力。

技术领域

本发明涉及一种功率器件开关瞬间抗烧毁能力的检测方法。该方法采用电子电路控制能够实时、精确地测量半导体器件在不同工况下开关瞬间所产生的过冲电流，并形成一种评价器件抗瞬态烧毁能力的方法，属于半导体器件测试可靠性的技术领域。该发明主要应用于功率器件开启关断瞬间抗烧毁能力的评估，可评价功率器件多工况下抗瞬态烧毁的能力，进而提高功率器件的可靠性。

背景技术

近年来，功率器件的性能不断升级，如Si/SiC MOSFET这样的功率器件就具有输入阻抗大、阻断耐压高、导通损耗小等优良性能，广泛应用于在智能电网、电能转换、新能源汽车等领域。而随着众多功率器件性能的提升，其应用领域不断拓展，携带负载种类也不断增加，容性负载应用越来越广泛，随之而来的功率器件可靠性问题也就越来越凸显。如器件携带容性负载时，Si/SiC MOSFET等功率器件开通，控制电能传给容性负载时，整个回路瞬间短路，产生浪涌电流流经功率器件，就会造成功率器件及电源系统损伤，甚至烧毁。但目前为了减小开通时容性负载引起的浪涌电流峰值，多采用缓开通功率器件的方式。然而，功率器件缓开通虽然减小了瞬间浪涌电流的峰值，却增加了持续时间，加剧了功率器件的芯片温升，从而导致更加严重的烧毁。

本发明技术可应用于常见的功率器件如Si/SiC MOSFET，IGBT，FRD等，在容性负载等特殊工况下开关瞬间抗烧毁能力的表征。测量方法简单、准确，适用于电子器件的生产、可靠性和性能研究及器件开发领域。

由于该方法评估的是功率器件常见工况下的瞬态失效模式，不同于传统的导通态器件可靠性测量办法，对于评价一个功率器件的可靠性具有更加针对性的建议，具有很好的先进性。

发明内容

针对以上问题，本发明所要解决的问题是Si/SiC MOSFET、IGBT、FRD等功率半导体器件在容性负载等实际工况下的开启关断瞬态抗烧毁能力表征的问题，有助于解决与评价实际工作时开关瞬态功率器件的可靠性问题，从而提高功率器件的可靠性。

本发明的主要发明点在于：首先，通过施加低于盲点的栅压或通态压降，控制功率器件处于导通电阻负温度系数区域，模拟带容性负载开启及感性负载关断等工况；然后，通过对器件施加一组可控的递增脉冲信号，来模拟器件开启关断瞬间的功耗及热点形成情况，从而定量评价功率器件的抗瞬态烧毁能力，进而探索器件耐受瞬态失效的最恶劣条件。本发明也可以用于评价功率器件其它工况下抗瞬态烧毁能力。对提高功率器件的可靠性具有指导意义。

本发明方法的工作原理：

功率器件导通工作时，栅压值高于盲点栅压，如图2区域02所示，而开通关断瞬间则会经过低栅压区域，如图2区域01所示。因低栅压区功率器件的导通电阻会呈现出一个负温度系数，加之瞬态热容，瞬态热阻等更恶劣的瞬态散热条件，从而导致功率器件开关瞬间表现出温度越高电阻越小，进而导致电流集聚引起本征激发，最终出现热点烧毁的现象，与器件导通下的稳态烧毁从机理和现象上都存在较大区别。