[发明专利]一种异质结半导体器件热阻测量电路及方法

权利要求书

1.一种异质结半导体器件热阻的测量电路，其特征在于，该测量电路包括信号发生模块(1)，恒温装置(2)，第一驱动模块(3A)，第二驱动模块(3B)，待测器件(4)，可控负载模块(6)，数据采集模块(7)以及电源模块(5)；其中，信号发生模块(1)的输出端分别接第一驱动模块(3A)和第二驱动模块(3B)的输入端，第一驱动模块(3A)的输出端接位于恒温装置(2)内的待测器件(4)，第二驱动模块(3B)的输出端接可控负载模块(6)向待测器件和可控负载模块输入脉冲信号，可控负载模块(6)的输出端接待测器件(4)，通过调控可控负载模块，使电路在正常工作模式和测量模式两种状态下切换，其中，正常工作模式用来使器件处在热稳定工作状态下，测量模式用来提取器件的结温敏感参数；数据采集模块(7)采集待测器件(4)的输出信号，提取待测器件的漏电级电流变化率，电源模块(5)给该测量电路供电。

2.根据权利要求1所述的异质结半导体器件热阻测量电路，其特征在于，所述可控负载模块，采用的FPGA开发板包括一个输入端口，三个输出端口，输入端口用来接收正常工作模式/测量模式两个指令，第一输出端口接容性元件，第二输出端口接第一感性元件、第二感性元件和开关元件，第一输出端口和第二输出端口用于改变电路连接，第三输出端口用于控制信号发生模块，使电路能够在正常工作模式和测量模式之间切换。

3.根据权利要求1所述的异质结半导体器件热阻测量电路，其特征在于，所述测量模式，可控负载模块内第一感性元件分别连接第二输出端口、开关元件和第二感性元件的一端，第二感性元件和开关元件的另一端分别连接阻性元件，电感值，电阻值可调。

4.根据权利要求1所述的异质结半导体器件热阻测量电路，其特征在于所述正常工作模式，可控负载模块内第一感性元件和容性元件分别连接待测器件源极和漏极，第一感性元件的另一端分别接开关元件、第二感性元件和第二输出端口，阻性元件连接于开关元件和第二感性元件，容性元件的另一端连接第一输出端口，电感值，电阻值，电容值可调。

5.一种如权利要求1所述电路的异质结半导体器件热阻的测量方法，其特征在于，该测量方法包括两组测量，其中第一组包括调控可控负载模块使电路处于测量模式，将待测器件放入恒温模块内，在-50℃至200℃范围内，以1摄氏度的温度间隔升高温度，每升高一次温度且待温度稳定后，提取一次待测器件漏电级电流变化率，将提取的所有测量值拟合，作为该待测器件结温参考曲线；第二组包括调控可控负载模块使电路处于正常工作模式，待待测器件工作热稳定后，立刻调控可控负载模块，使电路处于测量模式，提取该状态待测器件漏电级电流变化率，作为结温敏感参数，在上述结温参考曲线上读出该结温敏感参数对应的温度，即为待测器件工作热稳定时的结温，采用热阻计算的方法计算得到热阻。

6.根据权利要求5所述的异质结半导体器件热阻的测量方法，其特征在于，所述采用热阻计算的方法计算得到热阻，有：其中R_θJX表示器件内部结到外部环境的总热阻，T_X为热阻定义的参考点的温度，T_J为待测器件工作热稳定状态下的结温，V和I为被测器件开启时的平均电压和平均电流，D为脉冲测试信号的占空比。

7.根据权利要求5所述的异质结半导体器件热阻的测量方法，其特征在于，该测量方法具体包括以下步骤：

步骤一，将待测器件放入恒温模块，将温度设置为-50℃；

步骤二，将电路切换为测量模式，以1℃精度升高温度，每升高一℃且待待测器件温度稳定后输入一组双脉冲测试波形；

步骤三，将数据采集模块每一次采集的第二个脉冲上升沿待测器件漏电极电流变化率拟合为di/dt-温度曲线；

步骤四，待待测器件完全冷却，将电路切换为正常工作模式，使待测器件工作于热稳定状态；

步骤五，将电路切换为测量模式，输入一组双脉冲测试波形，数据采集模块提取待测器件工作热稳定状态下，第二个脉冲上升沿到达时的漏电级电流变化率，作为结温敏感参数；

步骤六，在上述di/dt-温度曲线中读取结温敏感参数所对应的温度值，将该温度值作为待测器件工作热稳定时的结温进行热阻的计算。