CN103954899A - 一种实时测量二极管瞬态温升的方法 - Google Patents

一种实时测量二极管瞬态温升的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103954899A
CN103954899A CN201410140784.8A CN201410140784A CN103954899A CN 103954899 A CN103954899 A CN 103954899A CN 201410140784 A CN201410140784 A CN 201410140784A CN 103954899 A CN103954899 A CN 103954899A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
temperature rise
voltage
electric currents
relation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410140784.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103954899B (zh
Inventor
郭春生
王琳
冯士维
李睿
张燕峰
李世伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201410140784.8A priority Critical patent/CN103954899B/zh
Publication of CN103954899A publication Critical patent/CN103954899A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103954899B publication Critical patent/CN103954899B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及一种实时测量二极管瞬态温升的方法。首先，在不同温度下对被测二极管进行I-V特性的测量，得到I-V特性曲线。其中二极管所加的电流为窄脉冲电流，可防止二极管自升温。然后，根据I-V特性曲线得到不同电流下电压随温度变化的关系曲线，再利用半导体参数分析仪采集二极管在不同电流下电压随时间的变化关系，结合之前得到的不同电流下电压随温度变化的关系曲线，即可得到二极管的瞬态温升。本发明采用无开关测试装置实时测量二极管瞬态温升，与带有开关切换装置的现有测量方法相比，消除了因开关切换延迟引起的温升误差。同时，图示仪产生的窄脉冲电流，脉宽足够小，可有效避免二极管自升温对温升的影响，使测试精度有很大提高。

Description

一种实时测量二极管瞬态温升的方法
技术领域
本发明属于电子器件测试领域，涉及一种应用于二极管的瞬态温升测量与分析的方法。
技术背景
目前，半导体器件不断向尺寸小、集成度高等方向发展。与此同时，功率二极管需要在不同的高电流电压脉冲或开关条件下工作，器件的瞬态功率密度大，瞬态温升高，导致器件特性下降，使用可靠性降低，寿命缩短。为了准确评价其可靠性，对器件瞬态温升的准确测量尤为重要。
二极管的瞬态温升测试多采用电学法，相关标准主要有国军标128A-973103，美军标MIL-STD-750E3101.4等，测试设备均带有开关装置。工作电流和测试电流切换过程中会产生时间延迟，实验表明，1us的时间延迟可能导致温度变化超过200℃。而器件自身的开关速度较快，现行的设备延迟时间一般为1～10us，对于脉冲工作条件下器件的瞬态温升测量并不适用。
发明内容
针对二极管瞬态温升测量中存在的上述问题，本发明提出一种不需要开关切换测试电流和工作电流,而直接利用同一电流实时测量器件的瞬态温升，消除了由于开关切换延迟引起的温升测量误差。
本发明采用的技术方案如下：
在不同温度下，对器件进行I-V特性的测量，得到I-V特性曲线。其中器件所加的电流为窄脉冲电流，可防止器件自升温。然后，根据I-V特性曲线得到不同电流下电压随温度变化的关系曲线，再利用半导体参数分析仪采集器件在不同电流下电压随时间的变化关系，结合之前得到的不同电流下电压随温度变化的关系曲线，即可得到器件的瞬态温升。
一种实时测量二极管瞬态温升的方法，包括二极管1、温箱2、图示仪（内置电源）3、器件夹具4、半导体参数分析仪5。温箱2用于对器件加温；图示仪3用于给器件加电流、电压，显示I-V特性曲线等；半导体参数分析仪5用于采集二极管1的结电压随时间变化规律。
本发明的特征在于，该方法还包括以下步骤：
步骤一，将二极管1通过导线与图示仪3的器件夹具4相连，并将二极管1放入温箱2内，利用温箱2给二极管1加热。
步骤二，设置温箱2的初始温度，使二极管1的温度稳定在温箱2设定的温度，并保持一段时间，然后给二极管1加一脉冲电流，利用图示仪3测试二极管1在此温度下的I-V特性关系。按一定的步长逐步改变温箱2的温度，测出不同温度下二极管1的I-V特性关系。
步骤三，将测量数据绘制成不同温度下的I-V特性曲线。
步骤四，利用不同温度下的I-V特性曲线，提取出电压值，绘制成不同电流下电压随温度变化的关系曲线。
步骤五，将二极管1通过导线与半导体参数分析仪5相连，设置相关参数，测得不同电流下电压随时间的变化关系。
步骤六，绘制二极管1不同电流下电压随时间变化关系曲线。
步骤七，对应电压随温度变化的关系曲线和电压随时间变化曲线的数据，得到二极管1的结温随时间的变化规律，即为瞬态温升变化关系。
步骤二所述的脉冲电流为窄脉冲电流。
本发明的有益效果是：本发明采用无开关测试装置实时测量器件瞬态温升，与带有开关切换装置的现有测量方法相比，消除了因开关切换延迟引起的温升误差。同时，图示仪产生的窄脉冲电流，脉宽足够小，可有效地避免器件自升温对温升的影响，使测试精度有很大提高。
附图说明
图1为本发明所涉及的测试装置示意图：（a）为测试器件I-V特性曲线时的装置示意图，（b）为测试器件的电压随时间变化关系的装置示意图；
图2为本发明所涉及方法的流程图；
图3为实施例测得的不同温度下的I-V特性曲线；
图4为实施例测得的电压随温度变化的关系曲线；
图5为实施例测得的电压随时间变化的关系曲线；
图6为实施例测得的器件的瞬态温升曲线。
图1中：1-二极管，2-温箱，3-图示仪，4-器件夹具，5-半导体参数分析仪。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行更详细的说明。
本发明所涉及的测试装置如图1（a）和（b）所示。包括二极管1、温箱2、图示仪3、器件夹具4和半导体参数分析仪5。二极管1为快恢复二极管，封装形式为TO-247-2L型，最大正向电压为3.1V，最大正向电流为30A。图示仪3采用安捷伦371A大功率曲线追踪仪器。温箱2采用Despatch900series。半导体参数分析仪5采用安捷伦B1500精密半导体参数分析仪。
本发明所涉及方法的流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤一，将二极管1通过导线与图示仪3的器件夹具4相连，并将二极管1放入温箱内，利用温箱2给二极管1加热；加热温度从50℃开始，每次提高20℃，即测试温度为50℃、70℃、90℃、110℃。
步骤二，当二极管1的温度稳定在温箱2设定的温度的时间达到预先设定的时间时，给二极管1加上脉宽为250μs的电流，由0扫到2A，利用图示仪3测试二极管1的I-V特性曲线。
采用脉冲时间为250μs电流的原因是窄脉冲电流可避免器件的自升温。
步骤三，将测量数据绘制成不同温度下的I-V特性曲线，如图3所示。
步骤四，利用不同温度下的I-V特性曲线，提取出电压值，绘制成不同电流下电压随温度变化的关系曲线，如图4所示。
步骤五，将二极管1通过导线与半导体参数分析仪5相连，测量二极管1电压随时间的变化关系。测试参数设置为：测试电流I=1A，测试时间为10s，数据采集时间间隔为100μs。
步骤六，绘制I=1A时二极管1的电压随时间变化关系曲线，如图5所示。
步骤七，对应I=1A时的电压随温度变化的关系曲线和I=1A时电压随时间变化关系曲线的数据，得到二极管1的结温随时间的变化规律，即瞬态温升变化关系，图6所示为前500ms温升变化曲线。

Claims (2)

1.一种实时测量二极管瞬态温升的方法，包括二极管（1）、温箱（2）、图示仪（3）、二极管夹具（4）、半导体参数分析仪（5）；温箱（2）用于对二极管加温；图示仪（3）用于给二极管加电流、电压，显示I-V特性曲线；半导体参数分析仪（5）用于采集二极管（1）的结电压随时间变化规律；其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
步骤一，将二极管（1）通过导线与图示仪（3）的二极管夹具（4）相连，并将二极管（1）放入温箱（2）内，利用温箱（2）给二极管（1）加热；
步骤二，设置温箱（2）的初始温度，使二极管（1）的温度稳定在温箱（2）设定的温度，并保持一段时间，然后给二极管（1）加一脉冲电流，利用图示仪（3）测试二极管（1）在此温度下的I-V特性关系；按一定的步长逐步改变温箱（2）的温度，测出不同温度下二极管（1）的I-V特性关系；
步骤三，将测量数据绘制成不同温度下的I-V特性曲线；
步骤四，利用不同温度下的I-V特性曲线，提取出电压值，绘制成不同电流下电压随温度变化的关系曲线；
步骤五，将二极管（1）通过导线与半导体参数分析仪（5）相连，设置相关参数，测得不同电流下电压随时间的变化关系；
步骤六，绘制二极管（1）不同电流下电压随时间变化关系曲线；
步骤七，对应电压随温度变化的关系曲线和电压随时间变化曲线的数据，得到二极管（1）的结温随时间的变化规律，即为瞬态温升变化关系。
2.根据权利要求1所述的一种实时测量二极管瞬态温升的方法，其特征在于，步骤二所述的脉冲电流为窄脉冲电流。
CN201410140784.8A 2014-04-09 2014-04-09 一种实时测量二极管瞬态温升的方法 Expired - Fee Related CN103954899B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410140784.8A CN103954899B (zh) 2014-04-09 2014-04-09 一种实时测量二极管瞬态温升的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410140784.8A CN103954899B (zh) 2014-04-09 2014-04-09 一种实时测量二极管瞬态温升的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103954899A true CN103954899A (zh) 2014-07-30
CN103954899B CN103954899B (zh) 2017-06-06

Family

ID=51332197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410140784.8A Expired - Fee Related CN103954899B (zh) 2014-04-09 2014-04-09 一种实时测量二极管瞬态温升的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103954899B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104748885A (zh) * 2015-04-27 2015-07-01 厦门大学 基于i-v特性曲线测量led结温的方法
CN106054052A (zh) * 2016-06-09 2016-10-26 北京工业大学 一种半导体器件温度‑电压‑电流三维校温曲面的建立方法
CN106054051A (zh) * 2016-06-09 2016-10-26 北京工业大学 一种测量浪涌电流条件下半导体器件结温方法
CN106124952A (zh) * 2016-06-09 2016-11-16 北京工业大学 一种基于数学滤波算法的结温校准方法
CN106199366A (zh) * 2016-06-25 2016-12-07 北京工业大学 一种功率mos器件在线测温的方法
CN107622958A (zh) * 2017-09-13 2018-01-23 北京工业大学 一种异质半导体器件纵向热阻的精确测量方法
CN108287300A (zh) * 2018-01-16 2018-07-17 北京工业大学 一种测量工作状态下的绝缘栅型场效应晶体管结温的方法和装置
CN112034321A (zh) * 2020-08-03 2020-12-04 中国空间技术研究院 一种快速软恢复二极管功能性能的评估方法
CN112630616A (zh) * 2020-12-18 2021-04-09 芜湖德纳美半导体有限公司 一种二极管电性测试方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1743864A (zh) * 2005-10-14 2006-03-08 北京工业大学 半导体pn结二极管器件的温升测量方法及装置
JP2010091443A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Shinko Electric Ind Co Ltd 温度測定用半導体装置、半導体装置の温度測定システムおよび半導体装置の温度測定方法
CN103604517A (zh) * 2013-11-12 2014-02-26 北京工业大学 一种实时测量耗尽型场效应晶体管瞬态温升和热阻方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1743864A (zh) * 2005-10-14 2006-03-08 北京工业大学 半导体pn结二极管器件的温升测量方法及装置
JP2010091443A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Shinko Electric Ind Co Ltd 温度測定用半導体装置、半導体装置の温度測定システムおよび半導体装置の温度測定方法
CN103604517A (zh) * 2013-11-12 2014-02-26 北京工业大学 一种实时测量耗尽型场效应晶体管瞬态温升和热阻方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安捷伦科技: "《带EasyEXPERT软件的AgilentB1500A半导体器件分析仪》", 31 August 2009, article "带EasyEXPERT软件的AgilentB1500A半导体器件分析仪" *
朱阳军等: "半导体功率器件结温的实时测量和在线测量", 《半导体学报》, vol. 28, no. 6, 30 June 2007 (2007-06-30) *
黄汝念: "《电子工业工人技术等级培训教材 电子元件专业 敏感电阻器》", 31 January 1996, article "伏安特性与温度特性的测试" *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104748885A (zh) * 2015-04-27 2015-07-01 厦门大学 基于i-v特性曲线测量led结温的方法
CN106054052A (zh) * 2016-06-09 2016-10-26 北京工业大学 一种半导体器件温度‑电压‑电流三维校温曲面的建立方法
CN106054051A (zh) * 2016-06-09 2016-10-26 北京工业大学 一种测量浪涌电流条件下半导体器件结温方法
CN106124952A (zh) * 2016-06-09 2016-11-16 北京工业大学 一种基于数学滤波算法的结温校准方法
CN106124952B (zh) * 2016-06-09 2019-01-22 北京工业大学 一种基于数学滤波算法的结温校准方法
CN106199366B (zh) * 2016-06-25 2018-11-20 北京工业大学 一种功率mos器件在线测温的方法
CN106199366A (zh) * 2016-06-25 2016-12-07 北京工业大学 一种功率mos器件在线测温的方法
CN107622958B (zh) * 2017-09-13 2019-11-15 北京工业大学 一种异质半导体器件纵向热阻的精确测量方法
CN107622958A (zh) * 2017-09-13 2018-01-23 北京工业大学 一种异质半导体器件纵向热阻的精确测量方法
CN108287300A (zh) * 2018-01-16 2018-07-17 北京工业大学 一种测量工作状态下的绝缘栅型场效应晶体管结温的方法和装置
CN108287300B (zh) * 2018-01-16 2020-07-03 北京工业大学 一种测量工作状态下的绝缘栅型场效应晶体管结温的方法和装置
CN112034321A (zh) * 2020-08-03 2020-12-04 中国空间技术研究院 一种快速软恢复二极管功能性能的评估方法
CN112630616A (zh) * 2020-12-18 2021-04-09 芜湖德纳美半导体有限公司 一种二极管电性测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103954899B (zh) 2017-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103954899A (zh) 一种实时测量二极管瞬态温升的方法
CN103822731B (zh) 一种vdmos器件结温的测试方法
CN106443401B (zh) 一种功率mos器件温升和热阻构成测试装置和方法
CN102116829B (zh) 一种二极管热阻测量方法及装置
CN106199366B (zh) 一种功率mos器件在线测温的方法
CN110376500B (zh) 一种功率mos器件开启过程中瞬态温升在线测量方法
CN107621599B (zh) 一种测量igbt在高温反偏试验中结温变化的方法
CN106291310A (zh) 一种利用双脉冲技术测试igbt动态开关特性的测试方法及装置
CN104062527A (zh) 一种运行复合绝缘子老化程度的评估方法
CN104316855B (zh) 一种hemt器件结温的测试方法
CN109709141B (zh) 一种igbt温升和热阻构成测试装置和方法
CN103344897B (zh) 一种非破坏性功率mos管单粒子烧毁效应检测电路及方法
CN105811944A (zh) 用于igbt结温估计的驱动装置及方法
CN106054052A (zh) 一种半导体器件温度‑电压‑电流三维校温曲面的建立方法
CN104422541B (zh) 移动终端的电池检测电路、方法及移动终端
CN105093087A (zh) Esd特性测试系统
CN204536413U (zh) 一种igbt集电极电压测量电路
CN106197721B (zh) 晶圆温度检测以及igbt模块温度检测处理的方法和装置
CN111707922B (zh) 一种脉冲触发深能级瞬态谱的测试系统及方法
CN204203363U (zh) 一种电阻测量装置
CN104267338A (zh) 微波高速开关的开关时间测量系统及测量方法
CN114216581A (zh) 一种短路工况下功率器件的实时结温无损测量方法
CN103308876B (zh) 气体绝缘变电站局部放电特高频检测系统性能的检验方法
CN107329070B (zh) 一种快速估算器件高温工作时结温的方法
CN102096049A (zh) 动态电源瞬时功耗的测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170606

Termination date: 20200409