CN109406981A - 功率器件动态测试的保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保护方法，尤其是一种功率器件动态测试的保护方法，属于功率器件测试保护的技术领域。在功率器件动态测试中电源VR(储能元件)的放电通路上设置电流切断器，当测试过程中电流超限后，电流切断器可以在极短的时间之内将释放能量的通道切断，避免由于能量释放失控而引起的被测器件爆炸或将测试系统损坏，极大地提高了测试的安全性，利于被测试样品的后续失效分析，也可以减小系统在防爆设计时所带来的对成本及性能等方面的牺牲，避免了测试系统由于测试异常而损坏，提高了系统的可靠性和寿命，减少了系统的维护成本。

Description

功率器件动态测试的保护方法
技术领域
本发明涉及一种保护方法，尤其是一种功率器件动态测试的保护方法，属于功率器件测试保护的技术领域。
背景技术
功率半导体器件之所以可以用于电力电子系统中，其实质原理是它们都具有一个共同的特点，也既是变阻特性。也就是说功率半导体器件通常具有高阻和低阻两个工作状态。例如：
二极管的电流从阳极流向阴极时呈低阻状态，当电流从阴极流向阳极时呈高阻状态。IGBT当其栅极与发射极间的电压高于阈值电压时，其集电极与发射极间呈低阻状态。当栅极与发射极间的电压低于阈值电压时，其集电极与发射极间呈高阻状态。
MOSFET和HEMT当其栅极与发射极间的电压高于阈值电压时，其漏极与源极间呈低阻状态。当栅极与发射极间的电压低于阈值电压时，其漏极与源极间呈高阻状态。
二极管属于被动器件，其高阻和低阻状态的切换由外部电路的电流方向所决定。IGBT/MOSFET/HEMT属于主动器件，其高阻与低阻状态的切换可以通过控制其栅极与发射极(或源极)间的电压来实现。当功率半导体器件失效后，通常有两个特征：其一时失去高阻状态或低阻状态的能力，其二是失去主动切换高阻和低阻状态的能力。
功率半导体器件动态特性测试系统通常包括双脉冲测试系统、短路安全工作区测试系统、反偏安全功作区测试系统、雪崩耐量测试系统等。
图1所示为双脉冲测试电路原理图(与国际标准IEC60747-9几乎相同)。电源VR为高压电源，电源VR的负极接地。通常情况下，电源VR为一个大容量的电容器。L1为负载电感，DUT-D为一个待测的二极管器件，电感L1与待测二极管DUT-D并联，且待测二极管DUT-D的阴极以及电感L1的一端与电源VR的正极相连。DUT-SW为待测的开关器件(图1中为一个IGBT器件，但实际上也可以为MOSFET或HEMT等器件)。待测开关器件DUT-SW的集电极(或漏极)和待测二极管器件DUT-D的阳极以及电感L1的另一端相连，待测开关器件DUT-SW的发射极(或源极)接地。待测开关器件DUT-SW的栅极通过两个电源来控制其开关状态。电源VGG1负极接地，电源VGG1的正极通过电阻R1和开关S1连接到待测开关器件DUT-SW的栅极上。电源VGG2正极接地，电源VGG2的负极通过电阻R2和开关S1连接到DUT-SW的栅极上。当开关S1与电阻R1连接后，待测开关器件DUT-SW将被开通(进入低阻状态)。当开关S1与电阻R2连接后，待测开关器件DUT-SW将被开通(进入高阻状态)。
测试时，首先将电源VR的电压充电至目标值。然后让开关S1与电阻R1连接，待测开关器件DUT-SW开通。此时，电源VR、电感L1及待测开关器件DUT-SW可形成导电通路，电流线性增加。当回路的电流增加到测试需要的电流条件时，开关S1与电阻R2连接，待测开关器件DUT-SW关断，此时可测试待测开关器件DUT-SW在特定电流电压条件下的关断特性。先前的低阻导电通路被阻断后，电感L1的电流通过待测二极管DUT-D续流。当待测开关器件DUT-SW完成关断特定时间后再次将开关S1与电阻R1连接，待测开关器件DUT-SW再次开通，电感L1的电流及待测二极管DUT-D的反向恢复电流同时流向待测开关器件DUT-SW，此时可测试待测开关器件DUT-SW在特定电流电压条件下的开通特性以及待测二极管DUT-D在特定电流电压条件下的反向恢复特性。当待测开关器件DUT-SW完成开通特定时间后再次将开关S1与电阻R2连接，待测开关器件DUT-SW再次关断，测试结束。
由上可知，上述可用于测试开关器件的开通特性和关断特性，以及二极管的反向恢复特性。以上过程为正常的测试过程。但实际上在测试过程中随时都有可能出现异常。例如，当测试过程中待测开关器件DUT-SW失效后，会导致测试过程中电流无法被控制。再如，当测试过程中待测开关器件DUT-D失效而变为低阻特性时，若待测开关器件DUT-SW被开通后，待测开关器件DUT-SW和待测二极管DUT-D相当于直通，电源VR的负载电阻非常小，电流将瞬时增加到非常大的水平。由上可知，待测开关器件DUT-SW或待测二极管DUT-D在测试过程中出现失效后会导致测试变得非常危险。
图2所示为SCSOA1(SCSOA具体分了三种类型：SCSOA1，SCSOA2和SCSOA3。SCSOA1特点是在负载发生短路时开通半导体器件。SCSOA2特点是在半导体器件处于开通状态时负载发生短路。SCSOA3特点是在二极管处于续流状态时，负载发生短路。三种短路的电路很相似，只是短路发生的地间有差异。)测试(短路测试)电路原理图(与国际标准IEC60747-9几乎相同)。VR为高压电源，VR的负极接地。通常情况下，VR为一个大容量的电容器。DUT为待测的开关器件(图2中为一个IGBT器件，但实际上也可以为MOSFET或HEMT等器件)。待测开关器件DUT的集电极(或漏极)和电源VR正极相连。待测开关器件DUT的发射极(或源极)接地。待测开关器件DUT的栅极通过VGG3驱动，VGG3负极接地。电阻R3的一端接VGG3的正极，另一端与待测开关器件DUT的栅极相连。电阻R4一端与待测开关器件DUT的栅极相连，另一端接地。当VGG3电压高于待测开关器件DUT的阈值电压时，VGG3通过电阻R3对待测开关器件DUT的栅极电容充电至VG高于阈值电压时，待测开关器件DUT开通(进入低阻状态)。当VGG3电压低于待测开关器件DUT的阈值电压时，待测开关器件DUT的栅极电容通过电阻R3和R4放电至VG也低于其阈值电压时，待测开关器件DUT关断(进入高阻状态)。Ls1为电源VR和待测开关器件DUT之间的寄生电感。
测试时，首先将电源VR的电压充电至目标值，然后让VGG3驱动待测开关器件DUT开通非常短的一段时间(通常小于100微秒)。在待测开关器件DUT开通期间，待测开关器件DUT的电压几乎等于电源VR输出电压，待测开关器件DUT的电流为其在电源VR条件下的饱和电流(待测开关器件DUT具有限流能力)。短路测试主要是待测开关器件DUT在电源电压全部施加到待测开关器件DUT上时的开通和关断特性。
在测试过程中一旦待测开关器件DUT出现失效并呈低阻特性，电源VR便可以通过失效的测器件DUT放电(寄生电感Ls1感值非常小，可以忽略)，电流极有可能会增加至非常大的水平，测试系统便进入危险状态。
图2所示为SCSOA1的测试电路原理图，事实上还有SCSOA2和SCSOA3两种短路过程，具体可参考相关标准或技术文献。这些短路测试电路虽然略有差异，但都有可能出现类似SCSOA1中所述的测试失控问题，故在此不再赘述。
图3所示为RBSOA测试(反偏安全工作区测试)电路原理图(与国际标准IEC60747-9几乎相同)。VR为低压电源，VR的负极接地，正极与负载电感L2端连接。VCE(clamp)为嵌位电源，其负极接地，正极与一个二极管D1的阴极相连。通常情况下，电源VR和VCE(clamp)为两个大容量的电容器。DUT为待测的开关器件(图3中为一个IGBT器件，但实际上也可以为MOSFET或HEMT等器件)。二极管D1的阳极与电感L2的另一端相连后连接到待测开关器件DUT的集电极(或漏极)，待测开关器件DUT的发射极(或源极)接地。待测开关器件DUT的栅极通过两个电源来控制其开关状态。电源VGG4负极接地，电源VGG4的正极通过电阻R6和开关S2连接到待测开关器件DUT的栅极上。电源VGG5正极接地，电源VGG5的负极通过电阻R5和开关S2连接到待测开关器件DUT的栅极上。当开关S2与电阻R6连接后，待测开关器件DUT将被开通(进入低阻状态)。当开关S2与电阻R5连接后，待测开关器件DUT将被关断(进入高阻状态)。Ls2为测试电路大电流回路中的寄生电感。
测试时，首先将电源VR的电压充电至目标值(具体的电压值不要求，只要能将电感L2充电至所需要的测试电流即可)。然后让开关S2与电阻R5连接，待测开关器件DUT开通。此时，电源VR、电感L2及待测开关器件DUT可形成导电通路，电流线性增加。当回路的电流增加到测试需要的电流条件时，开关S2与电阻R5连接，待测开关器件DUT关断。与双脉冲测试不同的是，双脉冲测试时，待测开关器件DUT的关断过程是电流下降和电压上升是同时发生的。而在RBSOA测试时，待测开关器件DUT在关断过程中，电压先被强行嵌位在VCE(clamp)值下，随后才是电流下降。
在测试过程中一旦待测开关器件DUT出现失效并呈低阻特性，电源VR便可以通过失效的测器件DUT放电，电流极有可能会增加至非常大的水平，测试系统便进入危险状态。
目前的功率半导体器件动态测试系统的主电路图在上述内容中已有介绍。在实际测试中由于只需要瞬时的大电流，电路中的电源VR和VCE(clamp)通常是用大容值的电容器(或多个电容器并联组成的电容组)实现(用电容替作为电源可以节省硬件成本)。由于需要测试器件在高压大电流条件下的动态特性，需要对这些电容充电至很高的电压，此时电容所储能量非常可观。举一个典型的例子，一个4000V/5000A动态测试系统所需要的电容容值为1mF，其储能电容充电至4000V时所储能量为8000焦耳。在测试过程中一量被测器件发生失效且呈现低阻特性时，测试系统的电流将会增加至非常高的水平且失去控制，直至电容的能量释放完。然而，电容通过低阻抗通道放电是非常危险的，有可能导致样品发生爆炸，甚至将测试系统本身烧毁。
另外，系统中负载电感的感值也非常大，测试过程中电感也会储存较大的能量。举一个典型的例子，一个4000V/5000A动态测试系统所需要的电感感值为20μF，其储能电感充电至5000A时所储能量为250焦耳。相比系统中的电容而言，系统电感能量的释放危险性较低。一方面是系统中的电感本身储能相比系统中的电容小很多，另一方面电感放电时电流不会失控，故通常不会导致样品或系统出现严重的损坏。
目前功率半导体器件动态测试系统中没有限流保护措施，测试过程中被测器件一旦发生失效且表现出低阻特性时，测试系统的电流将会增加至非常危险的水平，有可能导致样品或测试系统发生损坏。
由于目前的功率半导体器件动态测试系统缺少限流保护能力。当被测器件失效后呈低阻特性后，测试系统内部电容器会瞬间将能量释放在被测器件上。会造成如下问题：
被测器件发生剧烈的爆炸(发生的几率较大)，因此，为保证测试人员的安全，测试时需要将测试系统与测试人员隔离或者测试系统需要有防爆保护措施。在缺少限流的情况下器件严重损坏，不利于后续的失效分析；测试系统损害(发生的几率较小，但有可能会出现)，测试系统在样品爆炸过程中被炸坏。
电流失控后，系统的电流和电压极有可能超过了系统测试系统的测试范围而将测试系统损坏；电容器在快速放电过程中爆炸；电容器放电回路瞬间流过大电流有可能导致导体发生熔化而损坏；电容器放电回路产生电弧或打火，在耐压部件上产生电压尖峰将其击穿而损坏；测试系统中的探针或弹簧针部件在大电流发生时出现烧针；产生电气爆炸或引发明火，有可能引发火灾。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种功率器件动态测试的保护方法，其在测试异常时，能及时切断大电流，极大地提高测试的安全性，避免了待测样品的爆炸，提高测试电路的寿命。
按照本发明提供的技术方案，所述功率器件动态测试的保护方法，包括能对功率器件进行所需动态测试的测试电路，所述动态测试电路包括电源VR，还包括设置于所述电源VR放电通道上的电流切断器；测试电路对待测功率器件测试异常时，通过电流切断器切断电源VR的放电回路。
所述电流切断器包括熔断器。
所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU1以及熔断器FU2；
待测二极管DUT-D的阴极端与熔断器FU1的一端连接，熔断器FU1的另一端与电感L1的一端以及电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；电感L1的另一端与熔断器FU2的一端连接，熔断器FU2的另一端、待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU1以及熔断器FU3；待测二极管DUT-D的阴极端与熔断器FU1的一端连接，熔断器FU1的另一端与电感L1的一端以及熔断器FU3的一端连接，熔断器FU3的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；电感L1的另一端待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU2以及熔断器FU3；
待测二极管DUT-D的阴极端、电感L1的一端与熔断器FU3的一端连接，
熔断器FU3的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地，电感L1的另一端与熔断器FU2的一端连接，熔断器FU2的另一端以及待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
所述测试电路对功率器件进行短路安全工作区测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT，所述电流切断器包括熔断器FU4，所述待测开关器件DUT的栅极端与电阻R3的一端、电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端与电源VGG3的正极端连接，电源VGG3的负极端、电阻R4的另一端以及待测开关器件DUT的第二端接地，待测开关器件DUT的第一端与熔断器FU4的一端连接，熔断器FU4的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极。
所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU5以及熔断器FU6；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU5的一端、熔断器FU6的一端连接，熔断器FU5的另一端通过电感L2与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；熔断器FU6的另一端与二极管D2的阳极端连接，二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地。
所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU5以及熔断器FU7；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU7的一端连接，熔断器FU7的另一端与熔断器FU5的一端以及二极管D1的阳极端连接，熔断器FU5的另一端通过电感L2与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地。
所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU6以及熔断器FU7；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU7的一端连接，熔断器FU7的另一端与熔断器FU6的一端以及电感L2的一端连接，熔断器FU6的另一端与二极管D1的阳极端连接，二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地；电感L2的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地。
本发明的优点：在功率器件动态测试中电源VR(储能元件)的放电通路上设置电流切断器，当测试过程中电流超限后，电流切断器可以在极短的时间之内将释放能量的通道切断，避免由于能量释放失控而引起的被测器件爆炸或将测试系统损坏，极大地提高了测试的安全性，利于被测试样品的后续失效分析，也可以减小系统在防爆设计时所带来的对成本及性能等方面的牺牲，避免了测试系统由于测试异常而损坏，提高了系统的可靠性和寿命。
附图说明
图1为现有双脉冲测试的测试电路原理图。
图2为现有短路安全工作区测试的测试电路原理图。
图3为现有反偏安全工作区测试的测试电路原理图。
图4为本发明对双脉冲测试进行保护的原理图。
图5为本发明对短路安全工作区测试进行保护的原理图。
图6为本发明进行反偏安全工作区测试进行保护的原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
在测试异常时，为了能及时切断大电流，极大地提高测试的安全性，避免了待测样品的爆炸，提高测试电路的寿命，本发明包括能对功率器件进行所需动态测试的测试电路，所述动态测试电路包括电源VR，还包括设置于所述电源VR放电通道上的电流切断器；测试电路对待测功率器件测试异常时，通过电流切断器切断电源VR的放电回路。
具体地，通过测试电路对功率器件进行的动态测试包括双脉冲测试、短路安全工作区测试、反偏安全工作区测试，测试电路对功率器件具体动态测试的类型可以根据需要进行选择，此处不再赘述。由背景技术的说明可知，电源VR采用电容等储能元件构成，本发明实施例中，当测试电路异常时，通过电流切断器能切断VR的放电回路，避免出现被测功率器件发生爆炸等情况。具体实施时，所述电流切断器包括熔断器；当然，电流切断器的具体类型不限于熔断器，还可以采用其他的形式，具体可以根据需要进行选择，只要能实现电压VR的放电回路即可，此处不再赘述。
如图4所示，所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU1以及熔断器FU2；
待测二极管DUT-D的阴极端与熔断器FU1的一端连接，熔断器FU1的另一端与电感L1的一端以及电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；电感L1的另一端与熔断器FU2的一端连接，熔断器FU2的另一端、待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
进一步地，所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU1以及熔断器FU3；
待测二极管DUT-D的阴极端与熔断器FU1的一端连接，熔断器FU1的另一端与电感L1的一端以及熔断器FU3的一端连接，熔断器FU3的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；电感L1的另一端待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
进一步地，所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU2以及熔断器FU3；
待测二极管DUT-D的阴极端、电感L1的一端与熔断器FU3的一端连接，熔断器FU3的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地，电感L1的另一端与熔断器FU2的一端连接，熔断器FU2的另一端以及待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
本发明实施例中，图4中的虚线即为电源VR的放电通道，熔断器FU1、熔断器FU2以及熔断器FU3设置在放电通道上。具体实施时，当电流切断器包括熔断器FU1和熔断器FU2，且测试电路在测试过程中出现异常时，大电流会流过熔断器FU1以及熔断器FU2，经过相应的时间后，通过熔断器FU1、熔断器FU2能切断放电回路。当电流切断器包括熔断器FU1、熔断器FU3，或电流切断器FU2以及熔断器FU3时，均能采用相同的方式对测试电路出现异常情况进行电流切断。当然，在具体实施时，电流切断器可以同时包含熔断器FU1、熔断器FU2以及熔断器FU3，熔断器FU1、熔断器FU2以及熔断器FU3的具体位置也不限于上述说明的位置，只要在相应的放电回路上能切断电流均可。
如图5所示，所述测试电路对功率器件进行短路安全工作区测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT，所述电流切断器包括熔断器FU4，所述待测开关器件DUT的栅极端与电阻R3的一端、电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端与电源VGG3的正极端连接，电源VGG3的负极端、电阻R4的另一端以及待测开关器件DUT的第二端接地，待测开关器件DUT的第一端与熔断器FU4的一端连接，熔断器FU4的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极。
本发明实施例中，利用熔断器FU4能切断电流，具体过程与上述相一致，此处不再赘述。
如图6所示，所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU5以及熔断器FU6；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU5的一端、熔断器FU6的一端连接，熔断器FU5的另一端通过电感L2与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；熔断器FU6的另一端与二极管D2的阳极端连接，二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地。
所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU5以及熔断器FU7；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU7的一端连接，熔断器FU7的另一端与熔断器FU5的一端以及二极管D1的阳极端连接，熔断器FU5的另一端通过电感L2与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地。
所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU6以及熔断器FU7；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU7的一端连接，熔断器FU7的另一端与熔断器FU6的一端以及电感L2的一端连接，熔断器FU6的另一端与二极管D1的阳极端连接，二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地；电感L2的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地。
本发明实施例中，图6中的虚线即为相应的放电通道，熔断器FU5、熔断器FU6以及熔断器FU7设置在放电通道上，从而能切断电源VR的放电回路。熔断器FU5、熔断器FU6以及熔断器FU7具体切断电流的过程可以参考上述说明。即可以同时设置熔断器FU5、熔断器FU6以及熔断器FU7，也可以同时设置熔断器FU5、熔断器FU6以及熔断器FU7中的两个。
具体实施时，在电流超限情况下，利用熔断器能在极短的时间(小于1秒)内将电流切断。对于功率器件的动态测试，整个测试过程通常为10-5～10-3秒。当电流失控后，一般选用能在50微秒内完成保护动作的熔断器。
本发明在功率器件动态测试中电源VR(储能元件)的放电通路上设置电流切断器，当测试过程中电流超限后，电流切断器可以在极短的时间之内将释放能量的通道切断，避免由于能量释放失控而引起的被测器件爆炸或将测试系统损坏，极大地提高了测试的安全性，利于被测试样品的后续失效分析，也可以减小系统在防爆设计时所带来的对成本及性能等方面的牺牲，避免了测试系统由于测试异常而损坏，提高了系统的可靠性和寿命，减少了系统的维护成本。

Claims (9)

1.一种功率器件动态测试的保护方法，包括能对功率器件进行所需动态测试的测试电路，所述动态测试电路包括电源VR，其特征是：还包括设置于所述电源VR放电通道上的电流切断器；测试电路对待测功率器件测试异常时，通过电流切断器切断电源VR的放电回路。
2.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述电流切断器包括熔断器。
3.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU1以及熔断器FU2；
待测二极管DUT-D的阴极端与熔断器FU1的一端连接，熔断器FU1的另一端与电感L1的一端以及电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；电感L1的另一端与熔断器FU2的一端连接，熔断器FU2的另一端、待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
4.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU1以及熔断器FU3；
待测二极管DUT-D的阴极端与熔断器FU1的一端连接，熔断器FU1的另一端与电感L1的一端以及熔断器FU3的一端连接，熔断器FU3的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；电感L1的另一端待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
5.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行双脉冲测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT-SW、待测二极管DUT-D、电感L1、电源VGG1以及电源VGG2；所述电流切断器包括熔断器FU2以及熔断器FU3；
待测二极管DUT-D的阴极端、电感L1的一端与熔断器FU3的一端连接，熔断器FU3的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地，电感L1的另一端与熔断器FU2的一端连接，熔断器FU2的另一端以及待测二极管DUT-D的阳极端与待测开关器件DUT-SW的第一端连接，待测开关器件DUT-SW的第二端接地，电源VGG1的负极端以及电源VGG2的正极端接地，电源VGG1的正极端与电阻R1的一端连接，电源VGG2的负极端与电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端、电阻R2的另一端能通过开关S1与待测开关器件DUT-SW的栅极端连接；待测开关器件DUT-SW的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT-SW的第二端为发射极或源极。
6.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行短路安全工作区测试时，所述测试电路包括待测开关器件DUT，所述电流切断器包括熔断器FU4，所述待测开关器件DUT的栅极端与电阻R3的一端、电阻R4的一端连接，电阻R3的另一端与电源VGG3的正极端连接，电源VGG3的负极端、电阻R4的另一端以及待测开关器件DUT的第二端接地，待测开关器件DUT的第一端与熔断器FU4的一端连接，熔断器FU4的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极。
7.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU5以及熔断器FU6；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU5的一端、熔断器FU6的一端连接，熔断器FU5的另一端通过电感L2与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；熔断器FU6的另一端与二极管D2的阳极端连接，二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地。
8.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU5以及熔断器FU7；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU7的一端连接，熔断器FU7的另一端与熔断器FU5的一端以及二极管D1的阳极端连接，熔断器FU5的另一端通过电感L2与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地；二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地。
9.根据权利要求1所述的功率器件动态测试的保护方法，其特征是：所述测试电路对功率器件进行反偏安全工作区测试时，所述测试电路包括待测器件DUT、电源VGG4以及电源VGG5，电流切断器包括熔断器FU6以及熔断器FU7；
待测开关器件DUT的第二端、电源VGG4的负极端、电源VGG5的正极端均接地，电源VGG4的正极端与电阻R6的一端连接，电源VGG5的负极端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端能通开关S2与待测器件DUT的栅极端连接；待测开关器件DUT的第一端为集电极或漏极，待测开关器件DUT的第二端为发射极或源极；
待测器件DUT的第一端与熔断器FU7的一端连接，熔断器FU7的另一端与熔断器FU6的一端以及电感L2的一端连接，熔断器FU6的另一端与二极管D1的阳极端连接，二极管D1的阴极端与电源VCE的阳极端连接，电源VCE的阴极端接地；电感L2的另一端与电源VR的正极端连接，电源VR的负极端接地。
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