[发明专利]一种多功能半导体场效应晶体管测试电路与方法

说明书

本发明公开了一种多功能半导体场效应晶体管测试电路与方法，其中多功能半导体场效应晶体管测试电路包括：动态特性测量装置，用于对待测器件进行测试模式的控制与切换；所述动态特性测量装置包括：控制信号输出电路、多功能测试电路以及钳位电路；数据采集装置，用于采集待测器件的电学参数数据，所述电学参数数据包括：电压和电流。本发明同时具备测量半导体场效应晶体管的正向导通特性和逆向导通特性，克服了现有的半导体测量装置中测量功能较为单一，不同时具备测量器件正向特性和逆向特性能力的问题，有利于节省元器件数量，简化操作流程，提高测试效率。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，具体涉及一种多功能半导体场效应晶体管测试电路与方法。

背景技术

功率半导体电子器件是电力电子技术的核心元件，主要功能是通过切换开启以及关断状态实现电力设备的电能转换与电路控制，被广泛应用于能源系统、计算机系统、航空航天等领域，是与人们生活息息相关的一部分。当前功率半导体电子器件主要以Si基器件为主，但是受限于Si基器件的开关速度和功耗，Si基器件无法再进一步满足功率密度增长、电源转换效率提高的需求，而宽禁带功率半导体器件(GaN器件和SiC器件)相对于Si基器件耐压水平高、导通电阻更小、开关切换速度更快，可以进一步提升电源系统的功率密度和效率，已替代部分Si基器件，广泛应用于高压、中大功率、高开关频率的应用场合。

然而GaN、SiC场效应晶体管等宽禁带场效应晶体管主要运用于高压、中大功率、高开关频率等应用场合，传统的硬开关拓扑会使得在应用过程中的开关瞬间，由于电流、电压的交叠产生巨大的开关损耗，影响使用效率，无法完全发挥出GaN、SiC场效应晶体管的性能。因此，目前采用软开关拓扑来降低开关损耗。引入软开关工作模式的方式是在电路中设计添加合适的电容、电感等被动元件，添加被动元件从而引入谐振，使得电路在开关切换中其电压或者电流先降为零，当电压降为零时电流才开始增大，或是当电流降为零时电压才开始增大，避免电流、电压的交叠从而引起损耗。

这种软开关的方式在降低开关过程中由于电流、电压交叠产生的损耗的要求是需要精确控制在电流或电压刚好降为零时使得电压或电流上升，这在实际应用中难以实现。在实际应用中，为了保证软开启，会使得谐振时间比电流或电压刚好降为零更长，这使得在实际工作中的电流或电压会降低到零以下，从而产生逆导现象。所以为了定量评估宽禁带功率半导体器件在实际应用中的功耗、性能表现，有必要对器件开展正向导通与逆向导通的表征测量。

传统的双脉冲测试与逆导通测试功能单一，单个电路只能执行特定的功能，即通过信号发生器在特定的拓扑结构下依据事先预定好的控制流程，测试在某一特定条件下的正向导通与逆向导通的相关特性，无法模拟真实情况，在正导通过程结束后进入逆导状态的情况，对实际的正向导通变为逆向导通过程的快速测量，常规的静态的测量方法不能及时、准确地反映器件的实际性能表现，因此需要使用动态的测量方法更加准确、合适。

由此产生的问题还包括现有的表征装置只能单一的进行双脉冲测试或逆导测试，功能不全面，缺乏既能测量双脉冲工作模式，又能进行逆导通工作情况的测试装置，限制了测试工作效率以及表征效果。

发明内容

本发明提供一种多功能半导体场效应晶体管测试电路与方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明提供一种多功能半导体场效应晶体管测试电路，包括：

动态特性测量装置，用于对待测器件进行测试模式的控制与切换；所述动态特性测量装置包括：控制信号输出电路、多功能测试电路以及钳位电路；

数据采集装置，用于采集待测器件的电学参数数据，所述电学参数数据包括：电压和电流。