CN108594101A - 一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置 - Google Patents

一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置 Download PDF

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李现兵
张朋
陈显平
钱靖
张国旗
周强
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    • G01R31/2628—Circuits therefor for testing field effect transistors, i.e. FET's for measuring thermal properties thereof

Abstract

本发明公开了一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，它包括老化温控箱、电压检测器、电流检测器和控制器，控制器输出端口用控制线连接老化温控箱以及盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，所述控制器包括存储器、处理器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：1、执行湿热冲击环境下的测试；2、执行雨环境下的测试；3、执行高盐分环境下的测试；4、执行高湿度环境下的测试；5、单周期高温老化的测试。本发明的技术效果是：实现了在多个因素的环境下对SiC Mosfet进行可靠性测试，在SiC Mosfet进行高温老化测试时，设置了热冲击状态，获得有效实验时间，提高了实验精度。

Description

一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置
技术领域
本发明属于元器件的测试技术领域，具体涉及一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置。
背景技术
SiC Mosfet作为电源开关的电子元件，工作温度通常是155°C~175°C，要求它具具有一定的耐高温特性。且电网用变压器工作环境为室外，电网用变压器将普遍采用功率半导体器件，鉴于现在工业、电网方面对于SiC Mosfet的应用越来越广泛，对于其在高湿度、盐雾、雨水等恶劣环境下可靠性测试的方法越来越重要。
目前，在模拟环境下SiC Mosfet可靠性试验的测试条件单一，例如下雨模拟测试，高盐分模拟测试，未有进行综合环境模拟的，不能在综合因素的环境下进行SiC Mosfet可靠性试验。另外，对于SiC Mosfet高温老化试验，在计算步进时间时均未考虑升温时间，降低了试验的准确度。
发明内容
针对现有SiC Mosfet测试技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题就是提供一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，它能在多个因素的环境下对SiC Mosfet进行可靠性测试，又能在SiC Mosfet进行高温老化测试时，获得有效实验时间，提高实验精度。
本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括老化温控箱、电压检测器、电流检测器和控制器，老化温控箱顶面安装有盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，老化温控箱底面安装盐雾传感器，控制器输出端口用控制线连接老化温控箱以及盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，老化温控箱内的温湿度传感器、盐雾传感器、电压检测器、电流检测器分别通过数据线连接控制器，所述控制器包括存储器、处理器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤1、判定是否湿热冲击环境下测试，若是，执行湿热冲击环境下的测试，然后确认是否退出测试；
步骤2、判定是否在雨环境下测试，若是，执行雨环境下的测试；然后确认是否退出测试；
步骤3、判定是否在高盐分环境下测试，若是，执行高盐分环境下的测试；然后确认是否退出测试；
步骤4、判定是否在高湿度环境下测试，若是，执行高湿度环境下的测试；然后确认是否退出测试；
步骤5、执行单周期高温老化的测试，然后确认是否退出测试；
SiC Mosfet器件失效或者设定时间，程序结束。
本发明的技术效果是：实现了在多个因素的环境下对SiC Mosfet进行可靠性测试，在SiC Mosfet进行高温老化测试时，设置了热冲击状态，获得有效实验时间，提高了实验精度。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的主程序流程图；
图2为湿热冲击环境下测试的子程序流程图；
图3为雨环境下测试的子程序流程图；
图4为高盐分环境下测试的子程序流程图；
图5为高湿度环境下测试的子程序流程图；
图6为单周期高温老化测试的子程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
本发明包括老化温控箱、电压检测器、电流检测器和控制器，老化温控箱顶面安装有盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，老化温控箱底面安装盐雾传感器，控制器输出端口用控制线连接老化温控箱以及盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，老化温控箱内的温湿度传感器、盐雾传感器、电压检测器、电流检测器分别通过数据线连接控制器，所述控制器包括存储器、处理器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序包括一个主程序和五个子程序。
图1所示的主程序流程如下，流程开始于步骤S01，在步骤S01中进行变量初始化，默认为0，然后：
在步骤S02，检测是否有指令输入，若是，则执行步骤S03；否则，执行步骤S13；
在步骤S03，判断是否在湿热冲击环境下测试，若是，则执行步骤S04，否则，执行步骤S05；
在步骤S04，执行湿热冲击环境下SiC Mosfet器件上的电压和电流测试，然后执行步骤S12；
在步骤S05，判断是否在雨环境下测试，若是，则执行步骤S06，否则，执行步骤S07；
在步骤S06，执行雨环境下SiC Mosfet器件上的电压和电流测试，然后执行步骤S12；
在步骤S07，判断是否在高盐分环境下测试，若是，则执行步骤S08，否则，执行步骤S09；
在步骤S08，执行高盐分环境下SiC Mosfet器件上的电压和电流测试，然后执行步骤S12；
在步骤S09，判断是否在高湿度环境下测试，若是，则执行步骤S10，否则，执行步骤S11；
在步骤S10，执行高湿度环境下SiC Mosfet器件上的电压和电流测试，然后执行步骤S12；
在步骤S11，执行单周期高温老化条件下SiC Mosfet器件上的电压和电流测试，然后执行步骤S12；
在步骤S12；确认是否退出测试，若是，则执行步骤S13，否则，执行步骤S02；
在步骤S13，器件失效或者设定时间，程序结束。
子程序1是在湿热冲击环境下测试SiC Mosfet的流程，如图2所示，该程序流程如下：
在步骤S201，输出温度、湿度参数，启动加热和水雾喷头；
在步骤S202，判断是否有重新匹配传感器，即传感器的输入温度，湿度有无更新；若是，则执行步骤S204，否则执行步骤S203；
在步骤S203，重新更新传感器的匹配环境温度值、湿度值；然后执行步骤S204；
在步骤S204，读取当前传感器输入的温度、湿度；
在步骤S205，在显示单元上显示传感器输入值；
在步骤S206，检查是否达到设定温湿度值，即传感器输入最新温湿度是否达到预设值，如是，则执行步骤S208，否则执行步骤S207
在步骤S207，保持加热、加湿单元功率不变，间隔一段时间后，执行步骤S206；
在步骤S208，减少加热单元功率，关闭加湿单元；
在步骤S209，通过电压检测器、电流检测器检测SiC Mosfet是否失效，若是，则执行步骤S210；否则执行S211；
在步骤S210，手动控制软件，退出程序，取出失效器件；
在步骤S211，返回主程序继续执行。
子程序2是在雨环境下测试SiC Mosfet的流程，如图3所示，该程序流程如下：
在步骤S301，输出喷水信号，启动水喷头；
在步骤S302，通过电压检测器、电流检测器检测SiC Mosfet是否失效，若是，则执行步骤S303；否则执行S304；
在步骤S303，手动控制软件，退出程序，取出失效器件；
在步骤S304，关闭喷水头；
在步骤S305，返回主程序继续执行。
子程序3是在高盐分环境下测试SiC Mosfet的流程，如图4所示，该程序流程如下：
在步骤S401，输出喷盐雾信号，启动盐雾喷头；
在步骤S402，判断是否有重新匹配传感器，即传感器的输入盐度有无更新。若是，则执行步骤S404，否则执行步骤S403；
在步骤S403，重新更新传感器匹配时的盐度值；然后执行步骤S404；
在步骤S404，读取当前传感器输入的盐度值；
在步骤S405，在显示单元上显示传感器输入值；
在步骤S406，检查是否达到设定盐度值，即传感器输入最新盐度值是否达到预设值，若是，则执行步骤S408，否则执行步骤S407
在步骤S407，保持盐雾单元功率不变，间隔一段时间后，执行步骤S406；
在步骤S408，关闭盐雾单元；
在步骤S409，通过电压检测器、电流检测器检测SiC Mosfet是否失效，若是，则执行步骤S410；否则执行S411；
在步骤S410，手动控制软件，退出程序，取出失效器件；
在步骤S411，返回主程序继续执行。
子程序4是在高湿度环境下测试SiC Mosfet的流程，如图5所示，该程序流程如下：
在步骤S501，输出加湿信号，启动喷雾头；
在步骤S502，判断是否有重新匹配传感器，即传感器的输入湿度有无更新。若是，则执行步骤S504，否则执行步骤S503；
在步骤S503，重新更新传感器匹配环境的湿度值；然后执行步骤S504；
在步骤S504，读取当前传感器输入的湿度值；
在步骤S505，在显示单元上显示传感器输入值；
在步骤S506，检查是否达到设定湿度值，即传感器输入最新湿度值是否达到预设值，若是，则执行步骤S508，否则执行步骤S507；
在步骤S507，保持喷雾单元功率不变，间隔一段时间后，执行步骤S506；
在步骤S508，关闭喷雾单元；
在步骤S509，通过电压检测器、电流检测器检测SiC Mosfet是否失效，若是，则执行步骤S510；否则执行S511；
在步骤S510，手动控制软件，退出程序，取出失效器件；
在步骤S511，返回主程序继续执行。
子程序5是SiC Mosfet单周期高温老化测试的流程，如图6所示，该程序流程如下：
在步骤S601，输出加温信号，启动加热器；
在步骤S602，判断是否有重新匹配传感器，即传感器的输入温度有无更新；若是，则执行步骤S604，否则执行步骤S603；
在步骤S603，重新更新传感器匹配环境的温度值；然后执行步骤S604；
在步骤S604，读取当前传感器输入的温度；
在步骤S605，在显示单元上显示传感器输入值；
在步骤S606，检查是否达到设定温度值，即传感器输入最新温度是否达到预设值，若是，则执行步骤S608，否则执行步骤S607；
在步骤S607，保持加热单元功率不变，间隔一段时间后，执行步骤S606；
在步骤S608，开启计时单元；
在步骤S609，检查升温时间是否耗尽，若是，则执行步骤S611，否则执行步骤S610；
升温时间是指每隔固定时间，加热单元增大功率，箱体内升高设定的温度值；
在步骤S610，保持加热单元功率不变，间隔一段时间后，执行步骤S609；
在步骤S611，通过电压检测器、电流检测器检测SiC Mosfet是否失效，若是，则执行步骤S613；否则执行S612；
在步骤S612，加大加热单元功率，转入步骤S602，进入下一阶段高温老化测试；
在步骤S613，手动控制软件，退出程序，取出失效器件。
电流检测器选择38mm孔径的开合式霍尔传感器检测电流；电压检测器用两个大电阻串联组成分压器，然后用高精度AD芯片测AD值（直流电压值），获得被测电压。

Claims (6)

1.一种SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，其特征是：包括老化温控箱、电压检测器、电流检测器和控制器，老化温控箱顶面安装有盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，老化温控箱底面安装盐雾传感器，控制器输出端口用控制线连接老化温控箱以及盐雾喷头、水喷头和水雾喷头，老化温控箱内的温湿度传感器、盐雾传感器、电压检测器、电流检测器分别通过数据线连接控制器，所述控制器包括存储器、处理器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
步骤1、判定是否湿热冲击环境下测试，若是，执行湿热冲击环境下的测试，然后确认是否退出测试；
步骤2、判定是否在雨环境下测试，若是，执行雨环境下的测试；然后确认是否退出测试；
步骤3、判定是否在高盐分环境下测试，若是，执行高盐分环境下的测试；然后确认是否退出测试；
步骤4、判定是否在高湿度环境下测试，若是，执行高湿度环境下的测试；然后确认是否退出测试；
步骤5、执行单周期高温老化的测试，然后确认是否退出测试；
SiC Mosfet器件失效或者设定时间，程序结束。
2.根据权利要求1所述的SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，其特征是：所述步骤1中，执行湿热冲击环境下的测试步骤包括：
（1）、输出温度、湿度参数，启动加热和水雾喷头；
（2）、读取温湿传感器输入的温度、湿度值；
（3）、按设定温湿参数构建温湿环境；
（4）、检测SiC Mosfet器件是否失效，若未失效，转入主程序进行下一项测试。
3.根据权利要求1所述的SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，其特征是：所述步骤2中，执行雨环境下的测试步骤包括：
（1）、输出输出喷水信号，启动水喷头；
（2）、检测SiC Mosfet器件是否失效，若未失效，转入主程序进行下一项测试。
4.根据权利要求1所述的SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，其特征是：所述步骤3中，执行高盐分环境下的测试步骤包括：
（1）、输出喷盐雾信号，启动盐雾喷头；
（2）、读取当前盐雾传感器输入的盐度值；
（3）、按设定盐雾参数构建盐雾环境；
（4）、检测SiC Mosfet器件是否失效，若未失效，转入主程序进行下一项测试。
5.根据权利要求1所述的SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，其特征是：所述步骤4中，执行高湿度环境下的测试步骤包括：
（1）、输出加湿信号，启动喷雾头；
（2）、读取当前湿度传感器输入的湿度值；
（3）、按设定湿度参数构建湿度环境；
（4）、检测SiC Mosfet器件是否失效，若未失效，转入主程序进行下一项测试。
6.根据权利要求1所述的SiC Mosfet可靠性及高温老化测试装置，其特征是：所述步骤5中，执行单周期高温老化的测试步骤包括：
（1）、输出加温信号，启动加热器；
（2）、读取当前传感器输入的温度；
（3）、按设定时间保持温度环境；
（4）、检测SiC Mosfet器件是否失效，如未失效，提升温度进行下一轮高温老化测试。
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