[发明专利]一种大功率部件内部充放电特性模拟试验系统及方法

权利要求书

1.一种大功率部件内部充放电特性模拟试验系统，其特征在于：所述系统包括电子加速器（1）、真空抽气组（10）、真空靶室（2）、测试室（17），以及位于真空靶室（2）和测试室（17）之间的电流环（13）；在真空靶室（2）内设有样品台（14）、绝缘支架（16）、非接触式电位计探头（11）、法拉第杯（12）；在测试室（17）内设有电子加速器控制系统（3）、非接触式电位计（4）、束流监测仪（5）、示波器（6）、驱动机构（7）、电子负载（8）、真空计（9）；其相对位置和连接关系如下：

电子加速器（1）位于真空靶室（2）上方；

在真空靶室（2）内部，样品台（14）固定在真空靶室（2）底面上，在样品台（14）上安装绝缘支架（16），在绝缘支架（16）上放置大功率部件样品（15），非接触式电位计探头（11）的尖端位于大功率部件样品（15待测点正上方，与样品（15接近但不接触；法拉第杯（12位于电子加速器（1）的辐射范围内，其接收面与电子加速器（1）正对；真空抽气组（10）与真空靶室（2）连接；

电子加速器控制系统（3）与电子加速器（1）连接；非接触式电位计（4）与非接触式电位计探头（11）连接；束流监测仪（5）与法拉第杯（12）连接；导线一端与大功率部件样品（15）连接，另一端通过电流环（13）的中心孔与电子负载（8）连接；示波器（6）与电流环（13）连接；驱动机构（7）与大功率部件样品（15）连接；真空计（9）与真空靶室（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种大功率部件内部充放电特性模拟试验系统，其特征在于：所述示波器（6）的带宽为200MHz以上。

3.根据权利要求1所述的一种大功率部件内部充放电特性模拟试验系统，其特征在于：在大功率部件样品（15）的周围，设有一圈厚度为2.5mm以上的铅皮进行防护。

4.一种大功率部件内部充放电特性模拟试验系统及方法，所述方法使用如权利要求1所述系统，其特征在于：所述方法步骤如下：

步骤一、根据如下所示的Weber公式，确定电子加速器提供的入射电子的能量及电子束流密度；

R=0.55Ee[1-0.9481(1+3Ee)]]]>

其中，Ee为电子束能量，单位为MeV；R为射程，单位为g/cm²；

实际入射深度x与射程R之间的关系为：R＝ρx，ρ为大功率部件样品（15）材料的密度，单位为g/cm³，通过x和ρ的值计算得到Ee；

根据轨道参数，选择比轨道环境更为恶劣的电子束流密度，单位为10pA/cm²；

步骤二、将大功率部件样品（15）放置在真空靶室（2）内，使电子可以垂直注入高压大功率部件样品（15）；

步骤三、关闭真空靶室（2），通过真空抽气组（10）对其抽真空，至真空度小于9×10^-3Pa，打开电子加速器（1）使其发射电子；通过法拉第杯（12）与束流监测仪（5）测量电子加速器（1）发射电子的束流密度，将束流密度调节至步骤一中确定的数值；

步骤四、打开驱动机构（7）和电子负载（8），使大功率部件样品（15）正常工作，在步骤一中确定的高能电子环境下，将高能电子注入样品（15）表面，同时打开示波器（6），调节触发电平在100mV以内，监控样品（15）内部的放电信号；

步骤五、打开非接触式电位计（4），测试样品（15）表面的电位。