CN110456246A - 一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置。包括：驱动模块，主体为驱动电路，使用供电电路单独供电，保证驱动信号稳定输出，并且将数字电路与模拟电路隔离减小干扰；测试模块，该部分为双脉冲平台的主回路，由续流回路、低寄生电感、被测元件和电流采样元件构成；电源模块，为双脉冲主回路提供稳定的电压电流；以及一种压接装置。本发明的技术方案，解决了现有技术中的测试电路无法针对高频、高速功率半导体开关器件进行测试的问题，能够得到准确的高频器件开关波形，观察高频器件的实际工作表现，为评价高频器件提供了可靠地依据。同时，提升了测试电路的普适性，能够测试不同封装的开关器件，并且更换开关器件更加方便。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件测试技术领域，尤其涉及一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置。
背景技术
随着我国电力电子技术的迅速发展，功率变换器的效率提升成为了关键技术环节，它与国民经济发展、社会进步密切相关的。
功率半导体开关器件作为功率变换器的核心器件，直接决定了能量转换的效率及稳定性。所以，在应用功率半导体开关器件之前，需要对其进行测试获得相关参数。但是传统的测试实验设备主要针对频率较低的IGBT等器件，无法针对高频、高速功率半导体开关器件(如第三代半导体器件)进行测试，导致测试结果不具备参考价值或测试失败。并且测试电路的普适性差，被测元件更换困难，测试效率低下。
发明内容
本发明解决的问题是，提供一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，以实现精确测量高频器件动态参数和提高测试效率的目的。
第一方面，本发明提供一种高频功率半导体器件的测试电路，该功率半导体器件的测试电路包括有：驱动模块、测试模块和电源模块。
所述驱动模块包括：控制电路、隔离电路、驱动电路和供电电路；其中控制电路连接隔离电路，用于给隔离电路提供控制信号；隔离电路连接驱动电路，用于将控制信号与主回路隔离；供电电路连接驱动电路，用于给驱动电路供电；驱动电路用于给测试模块提供驱动信号。
所述测试模块包括：续流电路、低寄生电感、压接装置、被测元件和采样电路；其中续流电路连接低寄生电感，用于为电流形成续流回路；低寄生电感连接压接装置，用于减少压接装置的额外寄生电感；压接装置连接被测元件，用于紧密连接被测元件，并且便于更换；压接装置连接采样电路，用于采样被测元件的工作参数。
所述电源模块包括：主电源和母线稳压电路；其中主电源连接母线稳压电路，用于为母线稳压电路提供电能；母线稳压电路连接测试模块，用于为测试模块提供稳定的电压。
第二方面，本发明还提供了一种压接装置，所述的压接装置包括有：顶盖、底座、卡扣、垫片层、导电层、固定引脚和信号引脚；其中顶盖与底座连接，用于构成压接装置的主体结构；卡扣与底座连接，用于构成压接装置的锁紧结构；垫片层与顶盖连接，用于在压紧被测元件时提供均匀的压力；底座与导电层连接，用于支撑导电层，并从下方提供被测元件压紧力，底座为绝缘材料；固定引脚与底座连接，用于底座固定与电路板上时提供固定力；信号引脚穿过底座与导电层连接，用于将被测元件的引脚信号引出。
可选地，所述顶盖和底座为硬质绝缘材料；所述卡扣是硬质弹性，用于在顶盖与底座闭合时提供锁紧力；所述垫片层为弹性绝缘材料，用于固定被测元件的引脚，使被测元件的引脚与导电层充分接触；所述固定引脚为金属材料，用于焊接连接在电路板上固定所述压接装置；所述导电层为镀金膜导电材料，用于减少导通电阻和防止氧化，并且导电层三个部分相互绝缘；所述信号引脚为金属材料，与导电层有电气连接。
本发明实施例提供了一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，通过数字模拟电路隔离电路、直流母线稳压电路、驱动模块单独供电电路，增强电路的抗干扰性，并在测试模块采用低寄生电感和采样电路解决了现有技术中的测试电路无法针对高频、高速功率半导体开关器件进行测试的问题。能够得到准确的高频器件开关波形，观察高频器件的实际工作表现，为评价高频器件提供了可靠地依据。同时，提升了测试电路的普适性，能够测试不同封装的开关器件，并且更换开关器件更加方便。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种高频功率半导体器件的测试电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种高频功率半导体器件的测试电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种压接装置结构图；
图4是本发明实施例提供的一种压接装置与被测元件的连接示意图；图4(a)是压接装置未闭合时与被测元件相对位置的示意图；图4(b)是压接装置闭合时与被测元件的相对位置的示意图；
其中：
10是驱动模块；
11是控制电路；
12是隔离电路；
13是驱动电路；
14是供电电路；
20是测试模块；
21是续流电路；
22是低寄生电感；
23是压接装置；
24是采样电路；
25是被测元件；
30是电源模块；
31是主电路；
32是母线稳压电路；
231是垫片层；
232是卡扣；
233是导电层；
234是固定引脚；
235是信号引脚；
236是底座；
237是顶盖；
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述：应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围(现在通过结合具体实施方式以及附图的方法对本发明做出进一步解释和说明)。
由于现有的功率半导体器件的测试电路针对的是低频、低速的IGBT器件，在测试过程中，电路受到寄生参数的影响较小，但测试对象换成高频、高速的功率器件(如第三代半导体器件)后，寄生参数的影响就会突显出来；同时，被测元件通过焊接的方式连接在电路板上，一方面降低了测试电路的普适性，难以测试多种封装的开关器件，另一方面，采用焊接的方式致使被测元件更换困难，测试效率低下；针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置。
如图1为本发明实施例的功率半导体器件的测试电路结构示意图，包括：驱动模块10、测试模块20和电源模块30。
其中，驱动模块10包括：由DSP及其外围电路构成的控制电路11，由隔离芯片及外围器件构成的隔离电路12，由具有独立拉灌功能的驱动芯片和其外围电路所构成的驱动电路13和单独为驱动电路提供稳定5V电源的供电电路14。
测试模块20包括：由能够快速恢复的碳化硅二极管构成的续流电路21，单层绕制的具有低寄生电容的低寄生电感22，高频晶体管作为被测元件23，以及用于精确采样的具有低寄生参数的同轴分流器构成电流采样电路24。
电源模块30包括：提供母线电压的主电源31和由能够稳定母线电压的电容网络构成的母线稳压电路32。
具体地，功率半导体器件的测试电路连接方式由图2所示，在本发明实施例中，驱动模块10部分先由DSP控制电路11的信号发出端与隔离电路12的数字部分121端口相连接，并且两者共用数字地；隔离电路12的模拟部分123端口与驱动电路13的驱动IC相连，驱动IC的信号发出端与被测元件23的栅极相连，同时电源VDD通过供电电路14中的稳压IC向驱动电路13中的驱动IC提供5V电压，隔离IC122、驱动IC和稳压IC共用模拟地。
在本发明实施例中，测试模块20部分连接方式为：续流电路21与低寄生电感22并联后与被测元件23串联，然后经过采样电路24接至模拟地。
在本发明实施例中，电源模块30部分的连接方式为：主电源31两端并联母线稳压电路32后再并联至测试模块20两端，并且两者共用模拟地。
本发明实施例提供的一种高频功率半导体器件的测试电路，通过数字模拟电路隔离电路、直流母线稳压电路和驱动模块单独供电电路，增强电路的抗干扰性，并在测试模块采用低寄生电感，以及提供所述的测试方法，解决了现有技术中的测试电路无法针对高频、高速功率半导体开关器件进行测试的问题；能够得到准确的高频器件开关波形，观察高频器件的实际工作表现，为评价高频器件提供了可靠地依据。
图3为本发明实施例提供了一种压接装置结构图，本发明实施例提供的一种压接装置包括：顶盖237、底座236、卡扣232、垫片层231、导电层233、固定引脚234和信号引脚235。
顶盖237与底座236连接；
卡扣232与底座236连接；
垫片层231与顶盖237连接；
导电层233与底座236连接；
固定引脚234与底座236连接；
信号引脚235与导电层233具有电气连接，并穿过底座236固定。
具体地，顶盖237和底座236均为硬质绝缘材料，优选地，硬质绝缘材料可以是聚乙烯胺(PVC)材料和聚烯烃，将中间的导电层233分割为三部分(分别对应被测元件25的三个引脚，对应关系如图4(a)所示)，防止漏电以及误触发。
具体地，卡扣232具有一定弹性和硬度，用于在压接装置闭合时固定顶盖237和底座236，顶盖237闭合过程中，卡扣232向两侧微小形变，当顶盖237与底座236压紧时卡扣232恢复形变，端部的三角凸起部分起到限位作用，使顶盖237与底座236保持紧密贴合状态，如图4(b)所示。
具体的，导电层233为金属材料，优选地，为金属铜材料，分为没有电气连接的三个部分，中间的部分较窄，用于连接被测元件25的中间引脚，两侧的较宽，用于适应不同封装的被测元件25，达到提高测试电路普适性的目的，如图4(a)所示。
具体地，垫片层231为具有一定弹性的绝缘材料，优选地，弹性绝缘材料可以是橡胶，用于固定被测元件的引脚，并使被测元件的引脚与导电层233充分接触，如图4(b)所示。
具体地，固定引脚234为金属材料，用于固定压接装置，可以通过焊接连接在电路板上，固定引脚234只起到固定压接装置23的作用，与测试电路无电气连接。
具体地，信号引脚235为金属材料，穿过底座236与对应的导电层233有电气连接，可以将压接装置23外部的驱动信号经过导电层233传至被测元件25的引脚上，控制被测元件25动作。
本文中应用了具体个例对本发明的原理进行阐述，以上是实施的说明用于帮助理解本发明的核心思想，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体应用时均会有改变指出，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，包括有高频器件压接装置(23)，其特征在于，还设置有：驱动模块(10)、测试模块(20)和电源模块(30)。
2.根据权利要求1所述的一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，其特征在于，所述驱动模块(10)包括：控制电路(11)、隔离电路(12)、驱动电路(13)和供电电路(14)；其中控制电路(11)连接隔离电路(12)，用于给隔离电路(12)提供控制信号；隔离电路(12)连接驱动电路(13)，用于隔离控制信号；供电电路(14)连接驱动电路(13)，用于给驱动电路(13)供电；驱动电路(13)用于给测试模块(20)提供驱动信号。
3.根据权利要求1所述的一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，其特征在于，所述测试模块(20)包括：续流电路(21)、低寄生电感(22)、压接装置(23)、被测元件(25)和采样电路(24)；其中续流电路(21)连接低寄生电感(22)，用于为电流形成续流回路；低寄生电感(22)连接压接装置(23)，用于减少压接装置(23)的额外寄生电感；压接装置(23)连接被测元件(25)，用于紧密连接被测元件(25)，并且便于更换；压接装置(23)连接采样电路(24)，用于采样被测元件(25)的工作参数。
4.根据权利要求1所述的一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，其特征在于，所述电源模块(30)包括：主电源(31)和母线稳压电路(32)；其中主电源(31)连接母线稳压电路(32)，用于为母线稳压电路(32)提供电能；母线稳压电路(32)连接测试模块(20)，用于为测试模块(20)提供稳定的电压。
5.根据权利要求1和权利要求3所述的一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，其特征在于，所述的压接装置(23)还包括有：顶盖(237)、底座(236)、卡扣(232)、垫片层(231)、导电层(233)、固定引脚(234)和信号引脚(235)；其中顶盖(237)与底座(236)连接，用于构成压接装置(23)的主体结构；卡扣(232)与底座(236)连接，用于构成压接装置(23)的锁紧结构；垫片层(231)与顶盖(237)连接，用于在压紧被测元件(25)时提供均匀的压力；底座(236)与导电层(233)连接，用于支撑导电层(233)，并从下方提供被测元件(25)压紧力，底座(236)为绝缘材料；固定引脚(234)与底座(236)连接，用于底座(236)固定与电路板上时提供固定力；信号引脚(235)穿过底座(236)与导电层(233)连接，用于将被测元件(25)的引脚信号引出。
6.根据权利要求1和权利要求5所述的一种高频功率半导体器件的测试电路及压接装置，其特征在于，所述顶盖(237)和底座(236)为硬质绝缘材料；所述卡扣(232)是硬质弹性，用于在顶盖(237)与底座(236)闭合时提供锁紧力；所述垫片层(231)为弹性绝缘材料，用于固定被测元件(25)的引脚，使被测元件(25)的引脚与导电层(233)充分接触；所述固定引脚(234)为金属材料，用于焊接连接在电路板上固定所述压接装置(23)；所述导电层(233)为镀金膜导电材料，用于减少导通电阻和防止氧化，并且导电层(233)三个部分相互绝缘；所述信号引脚(235)为金属材料，与导电层(233)有电气连接。
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