[发明专利]半导体功率器件热阻测试装置及方法

权利要求书

1.一种半导体功率器件热阻测试装置，其特征在于，所述测试装置具有一测试机及分别与测试机相连的温度控制箱和静态空气箱，温度控制箱内设有温控器和用于连接待测器件的第一连接器，静态空气箱内设有用于检测静态空气箱内温度的第一温度探针、用于检测待测器件壳温的第二温度探针及用于连接待测器件的第二连接器；

所述测试机包括用于控制及处理检测数据并根据检测数据计算热阻的微处理器及分别与微处理器相连的用于检测待测器件正向导通电压和输出测试电流的电压测试模块、用于输出加热电流和检测待测器件电压的恒功率输出模块、用于驱动待测器件的驱动电源模块和温度采集模块，微处理器还与温控器相连；

电压测试模块的测试电流输出端和电压检测端均分别与第一连接器和第二连接器相连，电压测试模块输出测试电流到第一连接器或第二连接器上，并检测连接在第一连接器或第二连接器上待测器件的正向导通电压，恒功率输出模块的加热电流输出端与第二连接器相连，恒功率输出模块输出加热电流到第二连接器上，并检测连接在第二连接器上待测器件的电压，驱动电源模块输出端与第二连接器相连，驱动电源模块用于驱动待测器件，温度采集模块的温度输入端分别与第一温度探针和第二温度探针相连，温度采集模块接收第一温度探针和第二温度探针的温度信号，并将温度信号传输到微处理器。

2.根据权利要求1所述的半导体功率器件热阻测试装置，其特征在于，所述恒功率输出模块包括偏置电压输出单元、功率放大单元、采样电阻、电流采样单元、电压采样单元、硬件乘法器和模数转换器，微处理器、偏置电压输出单元、功率放大单元、采样电阻和第二连接器顺次相连，偏置电压输出单元接收微处理器发送的信号，偏置电压输出单元输出偏置电压信号到功率放大单元中，功率放大单元输出的放大信号输入到采样电阻中，第二连接器接收采样电阻输出的加热电流；电流采样单元分别与采样电阻、模数转换器和硬件乘法器相连，电流采样单元采集采样电阻输出的加热电流，模数转换器和硬件乘法器接收电流采样单元输出的电流采集信息，电压采样单元分别与第二连接器、模数转换器和硬件乘法器相连，电压采样单元接收连接在第二连接器中待测器件的电压，模数转换器和硬件乘法器接收电压采样单元输出的电压信息，硬件乘法器与功率放大单元相连，功率放大单元接收硬件乘法器输出的反馈信息，模数转换器与微处理器相连，模数转换器输出转换后的数字信息到微处理器中。

3.根据权利要求1所述的半导体功率器件热阻测试装置，其特征在于，所述测试机还包括用于显示测试结果及进行人机交换的显示终端，显示终端与微处理器相连。

4.根据权利要求1所述的半导体功率器件热阻测试装置，其特征在于，所述待测器件为场效应管、绝缘栅双极型晶体管、双极性晶体管或二极管。

5.一种半导体功率器件热阻测试方法，其特征在于，所述测试方法适用于如权利要求1所述的装置，所述测试方法包括如下步骤：

a)将待测器件放置在温度控制箱内，在待测器件的安全工作范围内分别设定温度控制箱内的多个温度值Ti，在每一个温度值下，加载测试电流Is到待测器件的热敏结构上，分别检测不同温度值Ti下对应的正向导通电压Vi；

b)根据多组温度值Ti和正向导通电压Vi，采用插值法得出不同温度段内温度值Ti与正向导通电压Vi的线性关系，并计算得到对应的热敏参数K值；

c)将待测器件放置在静态空气箱内，加载测试电流Is到待测器件的热敏结构上，测试常温下待测器件的正向导通电压VF1；

d)控制待测器件处于开启状态，加载加热电流信号Ip到待测器件的热敏结构上对热敏结构进行加热，同时检测加热后的正向导通电压Vp，实时调整电流信号Ip，使加载在待测器件上的功率PD恒定；

e)瞬间消除电流信号Ip，加载测试电流Is到待测器件上，并检测在此时的正向导通电压，同时通过温度探针采集静态空气箱内的环境温度和待测器件外壳温度；

f)多次重复步骤e，在待测器件达到热平衡状态时，得到热平衡状态下的正向导通电压VF2、环境温度TA和待测器件外壳温度TC，根据步骤b的热敏参数K值，计算得到待测器件的结温TJ；

g)根据步骤d的功率PD和步骤f的热平衡后的数据，结合半导体热阻公式Rjc=（TJ-TC）/PD计算得到待测器件的热阻。