[发明专利]硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪

说明书

本发明提供一种硅基AlGaN‑HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的技术方案，能对额定电流1～100A MOS管的热阻和高温压降进行测试。能在3秒时间内，一次性测出每个MOS管的这二个热参数，测量误差≤3％。是硅基AlGaN‑HEMT/MOS功率器件研发单位、制造商、拆机商、用户测试MOS管热特性的优选技术平台。测试仪线路简捷、体积小、耗能少、造价低，有利于大批量推广使用。

技术领域

硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件热阻压降测试技术，属于《2017年国家重点支持的高新技术领域》中：“电子信息-微电子技术-芯片设计分析与验证测试技术”范畴。

背景技术

硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件属于电力电子半导体器件。尤其是增强型MOS管，广泛用于开关、LED照明驱动、斩波、变频等电力电子设备中。已成为继功率二极管、功率晶体管、功率晶闸管之后的重要的功率电力电子半导体器件，目前国产化程度越来越高。

硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件的测试检验设备，现在市场上不多，现仅有普通硅基MOS 管的门槛电压、导通电阻、门极电荷、跨导、开关时间、工作电压等参数的测试仪。但是，上述测试均未涉及到与温度有关的热阻、高温压降这二个热参数。作为功率半导体器件，在工作中将产生热量，会加热半导体芯片，而硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件芯片的显著热特性是温度越高、导通内阻越大或称压降越大，在同等工作电流下产生的热量越多，再次引起压降增大，如此恶性循环，直至器件不能工作、严重者被烧毁。所以，各制造商在设计功率器件结构时，应充分考虑功率器件的热阻参数；更重要的是，应对批量生产的功率器件进行例行出厂和周期检验，控制热阻值，以确保出厂产品质量和在线工艺安全。在产品的研发中，更需要这样的测试设备，将自己研发的功率器件热阻压降值与发达国家企业生产的同类名牌产品的热阻压降值相比较，可以从产品结构设计(例如硅基结构、晶胞参数)、工艺装备(例如减薄工艺、焊接工艺)上找出差距，确保赶上和超过国外名牌。

目前，我国存在着一个体量不小的硅MOS管拆机回收市场，以广东的汕头、台州、揭阳等地为甚。其将回收电子设备中的MOS管拆下，测试后翻新出售。理论上说，半导体芯片的工作寿命很长，最高能达十万小时，这种拆机回收业也不失为一种节约产业。但是，半导体芯片的主要材料为硅，芯片制造好后需用软钎料(例如锡)，焊接在金属导热支架上，硅与金属的热膨胀系数大相径庭，拆机件由于反复工作、反复热胀冷缩，硅与金属之间的软钎料已经产生热疲劳，处于泡沫松散状态，无法将芯片热量有效传导到金属支架上，形成了MOS管的高热阻状态。这种拆机MOS管流入市场，祸害不小。有了热阻压降测试仪，可以将拆机MOS管逐一进行二个热参数的测试，根据所测结果筛选分档：将寿命长(热阻压降值必然低)的MOS管用于较重要场合；_将寿命短(热阻压降值必然高)的MOS管电流降档用于次要场合；将寿命到期(热阻压降值必然很高)的MOS管给予淘汰。就可实行物尽其用，变害为利。

综上，发明并生产国产的硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪，既用于研发单位测试硅基AlGaN 产品，又用于生产企业测试硅基MOS管产品，是一件很有创新意义的工作。

发明内容

本发明提供一种硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪的技术方案，能对额定电流1～100A MOS管的热阻和高温压降进行测试。能在3秒时间内，一次性测出每个MOS管的这二个热参数，测量误差≤3％。是硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件研发单位、制造商、拆机商、用户测试MOS管热特性的优选技术平台。测试仪线路简捷、体积小、耗能少、造价低，有利于大批量推广使用。

一种硅基AlGaN -HEMT/MOS功率器件热阻压降测试仪，由直流电源、脉冲发生电路、输出控制电路、电流调节电路、热阻压降取样电路、热阻压降显示电路、加热时间显示电路、加热电流显示电路等8部分组成。