CN111426927B - 一种功率半导体器件动态电学应力施加装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,包括:信号发生器、光耦保护模块、栅脉冲驱动模块、高压控制模块和所述n个被测功率半导体器件,其中,所述信号发生器、所述光耦保护模块、所述栅脉冲驱动模块依次串接至所述n个被测功率半导体器件栅极,所述高压控制模块与所述n个被测功率半导体器件漏极相连,所述n个被测功率半导体器件源级接地。本发明还涉及一种功率半导体器件动态电学应力测试方法。本发明能够同时完成对一个或多个被测功率半导体器件进行动态电学应力的施加,通过光耦保护模块实现了信号发生器与高压电路的光电隔离,方便对被测功率半导体器件退化参数的监测,提高了动态电学应力条件下热载流子可靠性测试的效率。
Description
技术领域
本发明涉及功率半导体器件的可靠性测试,特别是涉及一种用于功率半导体器件动态电学应力施加的装置,还涉及一种功率半导体器件动态电学应力的测试方法,属于集成电路技术领域。
背景技术
半导体制造中,在功率半导体器件生产出来以后一般不会立即投入使用,而是要利用相关的可靠性试验对该功率半导体器件的可靠性以及实际使用寿命进行测试。其中功率半导体器件的热载流子注入(Hot Carrier Injection,HCI)效应是功率半导体器件的一项非常重要的可靠性项目,其反映了功率半导体器件在高压条件下由于热载流子注入导致器件的导通电阻、饱和电流等电学特性发生退化,缩短器件的寿命。
由于传统的HCI可靠性测试主要针对低压金属氧化物半导体场效应管(MOSFET),因此相应的测试装置只能提供静态电学应力。而随着高压功率半导体技术的发展,越来越多的高压功率半导体器件被设计和制造出来,由于高压功率半导体器件常常工作在不断开关的状态,如果仅仅采用提高高压功率半导体器件应力电压的方法,高压功率半导体器件会由于热积累而过快失效,无法进行正常的可靠性测试。
发明内容
基于此,有必要提供一种能够对高压功率半导体器件施加动态电学应力的装置。
一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,包括:信号发生器、光耦保护模块、栅脉冲驱动模块、高压控制模块和n个被测功率半导体器件。
优选的,所述光耦保护模块包括相互连接的电容、电阻、光耦发射端和驱动芯片,所述电容的一端、所述电阻的一端、所述驱动芯片的一个输入端与第一个直流电源的正极相连,所述电阻的另一端、所述驱动芯片的输出端与所述光耦发射端的第一端相连,所述驱动芯片的另一个输入端与所述信号发生器输出端相连,所述光耦发射端的第二端、所述电容的另一端、所述驱动芯片的接地端与第一个直流电源的负极相连。
优选的,栅脉冲驱动模块包括光电转换单元、正电压输出的三端稳压电路、负电压输出的三端稳压电路、栅驱动电路、整流滤波电路;
优选的,所述光电转换单元包括电容和光耦接收端;所述光耦接收端的第一端、所述光耦接收端的第四端与所述栅驱动电路中栅驱动芯片的第二端相连,所述光耦接收端的第二端与第二个直流电源的负极相连,所述光耦接收端的第三端、所述电容的一端与第二个直流电源的正极相连,所述电容的另一端接地。
优选的,所述正电压输出的三端稳压电路包括正电压输出的三端稳压管、第一电容、第二电容和旋转电位计;所述正电压输出的三端稳压管的输入端、所述第一电容的一端与第三个直流电源的正极相连,所述正电压输出的三端稳压管的输出端、所述第二电容的一端与所述旋转电位计的第一端相连,所述旋转电位计的第三端、所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述正电压输出的三端稳压管的接地端、第三个直流电源的负极与所述n个被测功率半导体器件的源极相连,n为正整数。
优选的,所述负电压输出的三端稳压电路包括负电压输出的三端稳压管、第一电容和第二电容;所述负电压输出的三端稳压管的输入端、所述第一电容的一端与第四个直流电源的负极相连,所述负电压输出的三端稳压管的输出端、所述第二电容的一端接地,所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述负电压输出的三端稳压管的接地端与所述n个被测功率半导体器件的源极相连,第四个直流电源的正极与第三个直流电源的负极相连。
优选的,所述栅驱动电路包括栅驱动芯片、第一电容、第二电容、电阻和微调电位器;所述栅驱动芯片的第一端、所述栅驱动芯片的第五端、所述第一电容的一端、所述第二电容的一端与所述旋转电位器的第二端相连,所述栅驱动芯片的第二端与所述电阻的一端相连,所述栅驱动芯片的第四端、所述栅驱动芯片的第八端、所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述电阻的另一端接地,所述栅驱动芯片的第六端、所述栅驱动芯片的第七端、所述微调电位器的第一端与所述微调电位器的第二端相连,所述微调电位器的第三端与所述n个被测功率半导体器件的栅极相连。
优选的,所述整流滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容和电阻;所述电阻的一端与所述n个被测功率半导体器件的栅极相连,所述电阻的另一端、所述第一电容的一端、所述第二电容的一端、所述第三电容的一端与所述n个被测功率半导体器件的源极相连,所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端接地。
优选的,所述高压控制模块包括n个高压控制单元,每个高压控制单元相互并联,每个高压控制单元的输入端分别与高压直流电源的正极相连,每个高压控制单元的输出端分别与对应的被测功率半导体器件的漏极相连,n为正整数。
优选的,所述n个高压控制单元中,每个高压控制单元均包括保险丝、继电器、开关;所述保险丝的一端与高压直流电源的正极相连,所述保险丝的另一端与所述继电器常开触点的一端相连,所述继电器常开触点的另一端与所述被测功率半导体器件的漏极相连,所述继电器线圈的一端与所述开关的一端相连,所述开关的另一端与第五个直流电源的正极相连,所述继电器线圈的另一端与第五个直流电源的负极相连,所述保险丝的一端作为所述高压控制单元的输入端,所述继电器常开触点的另一端作为所述高压控制单元的输出端。
还有必要提供一种功率半导体器件动态电学应力测试方法,所述方法包括:
步骤S1:开启所述信号发生器,调节所述信号发生器输出脉冲波形;
步骤S2:完成光耦保护模块与直流电源的连线;包括将所述驱动芯片的一个输入端与第一个直流电源的正极相连,将所述驱动芯片的另一个输入端与信号发生器输出端相连,将所述光耦发射端的第二端、所述驱动芯片的接地端与第一个直流电源的负极相连;
步骤S3:完成光耦保护模块与栅脉冲驱动模块间的连线;包括将所述光耦发射端与所述光耦接收端相连;
步骤S4:完成栅脉冲驱动模块与直流电源的连线;包括将所述光耦接收端的第二端与第二个直流电源的负极相连,将所述光耦接收端的第三端与第二个直流电源的正极相连,将所述正电压输出的三端稳压管的输入端与第三个直流电源的正极相连,将所述旋转电位计的第三端、所述正电压输出的三端稳压管的接地端、第三个直流电源的负极与所述n个被测功率半导体器件的源极相连(n为正整数),将所述负电压输出的三端稳压管的输入端与第四个直流电源的负极相连,将第四个直流电源的正极与第三个直流电源的负极相连。
步骤S5:完成高压控制模块与直流电源的连线;包括将所述n个高压控制单元的输入端与高压直流电源的正极相连,将所述开关的另一端与第五个直流电源的正极相连,所述继电器线圈的另一端与第五个直流电源的负极相连,确认n个高压控制单元的n个开关处于断开状态。
步骤S6:将示波器探头与所述栅脉冲驱动模块中所述微调电阻器的第三端相连,开启上述直流电源,观察示波器波形,调节上述直流电源输出电压至出现所需动态电学应力波形。
步骤S7:完成功率半导体器件动态电学应力施加装置与被测功率半导体器件的连线;包括将所述栅脉冲驱动模块中所述微调电位器的第三端与所述被测功率半导体器件的栅极相连,将所述高压控制单元的输出端与被测功率半导体器件的漏极相连,将所述被测功率半导体器件源极、所述被测功率半导体器件衬底接地。
步骤S8:闭合所述高压控制模块中的n个开关,使n个被测功率半导体器件处于应力状态;如需监测某个被测功率半导体器件的退化参数,只需断开对应高压控制单元的开关,该被测功率半导体器件即退出应力状态,将该被测功率半导体器件与半导体参数分析仪相连即可。
与现有技术相比,本发明采用的技术方案具有如下优点和显著效果:
本发明能够同时完成对一个或多个被测功率半导体器件进行动态电学应力的施加,提高了动态电学应力条件下HCI可靠性测试的效率,并且所施加的动态电学应力的脉冲周期、脉冲幅度、脉冲占空比、脉冲上升沿时间、脉冲下降沿时间均可调节;
本发明通过高压控制模块中的开关控制,可以在不影响其他功率半导体器件应力的情况下完成对被测功率半导体器件退化参数的监测。
本发明通过光耦保护模块实现了信号发生器与高压电路的光电隔离,有效保护了在器件发生失效情况下可能的高压对信号发生器的损坏。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置的结构框图;
图2为本发明实施例提供的一种光耦保护模块的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种栅脉冲驱动模块的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种高压控制模块的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
应当明白,当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本发明实施例公开了一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,参见图1所示,该装置的电路包括信号发生器101、光耦保护模块102、栅脉冲驱动模块103、高压控制模块104和n个被测功率半导体器件。
本发明实施例中,上述光耦保护模块102可以具体包括电容C14、电阻R12、光耦发射端HFBR1521和驱动芯片SN75451,参见图2所示,电容C14的一端、电阻R12的一端、驱动芯片SN75451的一个输入端与第一个直流电源的正极VCC相连,电阻R12的另一端、驱动芯片SN75451的输出端与光耦发射端HFBR1521的第一端相连,驱动芯片SN75451的另一个输入端与所述信号发生器101的输出端口相连,光耦发射端HFBR1521的第二端、电容C14的另一端、驱动芯片SN75451的接地端与第一个直流电源的负极GND相连。
其中,电容C14可以为铝电解电容,电容C14为铝电解电容时,电容C14的正极作为电容C14的一端,电容C14的负极作为电容C14另一端。
进一步的,参见图3所示,上述栅脉冲驱动模块103可以包括光电转换单元201、正电压输出的三端稳压电路202、负电压输出的三端稳压电路203、栅驱动电路204、整流滤波电路205;
具体的,上述光电转换单元201可以包括电容C6和光耦接收端HFBR2521;光耦接收端HFBR2521的第一端、光耦接收端HFBR2521的第四端与栅驱动电路204中栅驱动芯片IXDI609SIA的第二端相连,光耦接收端HFBR2521的第二端与第二个直流电源的负极VP LOW相连,光耦接收端HFBR2521的第三端、电容C6的一端与第二个直流电源的正极VP HIGH相连,电容C6的另一端接地。
其中,电容C6可以为铝电解电容,电容C6为铝电解电容时,电容C6的正极作为电容C6的一端,电容C6的负极作为电容C6的另一端。
具体的,上述正电压输出的三端稳压电路202可以包括正电压输出的三端稳压管LM7824、第一电容C4、第二电容C5和旋转电位计R13;正电压输出的三端稳压管LM7824的输入端、第一电容C4的一端与第三个直流电源的正极+VCC HIGH相连,正电压输出的三端稳压管LM7824的输出端、第二电容C5的一端与旋转电位计R13的第一端相连,旋转电位计R13的第三端、第一电容C4的另一端、第二电容C5的另一端、正电压输出的三端稳压管LM7824的接地端、第三个直流电源的负极+VCC LOW与n个被测功率半导体器件的源极相连,n为正整数。
其中,第一电容C4和第二电容C5可以为铝电解电容,第一电容C4和第二电容C5的正极作为第一电容C4和第二电容C5的一端,第一电容C4和第二电容C5的负极作为第一电容C4和第二电容C5的另一端。
具体的,上述负电压输出的三端稳压电路203可以包括负电压输出的三端稳压管LM7905、第一电容C9和第二电容C10;负电压输出的三端稳压管LM7905的输入端、第一电容C9的一端与第四个直流电源的负极-VCC LOW相连,负电压输出的三端稳压管LM7905的输出端、第二电容C10的一端接-VEE端口,第一电容C9的另一端、第二电容C10的另一端、负电压输出的三端稳压管LM7905的接地端与n个被测功率半导体器件的源极相连,第四个直流电源的正极-VCC HIGH端口与第三个直流电源的负极+VCC LOW端口相连。
其中,第一电容C9和第二电容C10可以为铝电解电容,第一电容C9和第二电容C10的负极作为第一电容C9和第二电容C10的一端,第一电容C9和第二电容C10的正极作为第一电容C9和第二电容C10的另一端。
具体的,上述栅驱动电路204可以包括栅驱动芯片IXDI609SIA、第一电容C7、第二电容C8、电阻R10和微调电位器R12;栅驱动芯片IXDI609SIA的第一端、栅驱动芯片IXDI609SIA的第五端、第一电容C7的一端、第二电容C8的一端与旋转电位器R13的第二端相连,栅驱动芯片IXDI609SIA的第二端与电阻R10的一端相连,栅驱动芯片IXDI609SIA的第四端、栅驱动芯片IXDI609SIA的第八端、第一电容C7的另一端、第二电容C8的另一端、电阻R10的另一端接-VEE端口,栅驱动芯片IXDI609SIA的第六端、栅驱动芯片IXDI609SIA的第七端、微调电位器R12的第一端与微调电位器R12的第二端相连,微调电位器R12的第三端与n个被测功率半导体器件的栅极(Gate)相连。
具体的,上述整流滤波电路205可以包括第一电容C11、第二电容C12、第三电容C13和电阻R11;电阻R11的一端与n个被测功率半导体器件的栅极(Gate)相连,电阻R11的另一端、第一电容C11的一端、第二电容C12的一端、第三电容C13的一端与n个被测功率半导体器件的源极相连,第一电容C11的另一端、第二电容C12的另一端、第三电容C13的另一端接地。
具体的,上述高压控制模块104可以包括n个高压控制单元301,每个高压控制单元的输入端分别与高压直流电源的正极相连,每个高压控制单元的输出端分别与对应的被测功率半导体器件的漏极(Drain)相连,n为正整数。
具体的,上述n个高压控制单元301中,参见图4所示,每个高压控制单元均可以包括保险丝F1、继电器RL1、开关SW1;保险丝F1的一端与高压直流电源的正极相连,保险丝F1的另一端与继电器RL1常开触点的一端相连,继电器RL1常开触点的另一端与被测功率半导体器件的漏极(Drain)相连,继电器RL1线圈的一端与开关SW1的一端相连,开关SW1的另一端与第五个直流电源的正极相连,继电器RL1线圈的另一端与第五个直流电源的负极相连,保险丝F1的一端作为高压控制单元301的输入端,继电器RL1常开触点的另一端作为高压控制单元301的输出端。
本发明还提供一种功率半导体器件动态电学应力测试方法,所述方法包括:
步骤S1:开启上述信号发生器101,调节上述信号发生器101输出脉冲波形;
步骤S2:完成光耦保护模块102与直流电源的连线;包括将上述驱动芯片SN75451的一个输入端与第一个直流电源的正极VCC相连,将上述驱动芯片SN75451的另一个输入端与上述信号发生器101输出端相连,将上述光耦发射端HFBR1521的第二端、上述驱动芯片SN75451的接地端与第一个直流电源的负极GND相连;
步骤S3:完成光耦保护模块102与栅脉冲驱动模块103间的连线;包括将上述光耦发射端HFBR1521与上述光耦接收端HFBR2521相连;
步骤S4:完成栅脉冲驱动模块103与直流电源的连线;包括将上述光耦接收端HFBR2521的第二端与第二个直流电源的负极VP LOW相连,将上述光耦接收端的第三端与第二个直流电源的正极VP HIGH相连,将上述正电压输出的三端稳压管LM7824的输入端与第三个直流电源的正极+VCC HIGH相连,将上述旋转电位计R13的第三端、上述正电压输出的三端稳压管LM7824的接地端、第三个直流电源的负极+VCC LOW与上述n个被测功率半导体器件的源极相连(n为正整数),将上述负电压输出的三端稳压管LM7905的输入端与第四个直流电源的负极-VCC LOW相连,将第四个直流电源的正极-VCC HIGH与第三个直流电源的负极+VCC LOW相连。
步骤S5:完成高压控制模块104与直流电源的连线;包括将上述n个高压控制单元301的输入端与高压直流电源的正极HV相连,将上述开关C1的另一端与第五个直流电源的正极VP1HIGH相连,上述继电器RL1线圈的另一端与第五个直流电源的负极VP1LOW相连,确认n个高压控制单元301的n个开关C1处于断开状态。
步骤S6:将示波器探头与所述栅脉冲驱动模块103中所述微调电阻器R12的第三端相连,开启上述直流电源,观察示波器波形,调节上述直流电源输出电压至出现所需动态电学应力波形。
步骤S7:完成功率半导体器件动态电学应力施加装置与被测功率半导体器件的连线;包括将上述栅脉冲驱动模块103中所述微调电位器R12的第三端与上述被测功率半导体器件的栅极(Gate)相连,将上述高压控制单元301的输出端与上述被测功率半导体器件的漏极(Drain)相连,将上述被测功率半导体器件源极(Source)、上述被测功率半导体器件衬底(Sub)接地。
步骤S8:闭合上述高压控制模块中的n个开关,使n个被测功率半导体器件处于应力状态;如需监测某个被测功率半导体器件的退化参数,只需断开对应高压控制单元的开关,该被测功率半导体器件即退出应力状态,将该被测功率半导体器件与半导体参数分析仪相连即可。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,包括:信号发生器(101)、光耦保护模块(102)、栅脉冲驱动模块(103)、高压控制模块(104)和n个被测功率半导体器件;
所述光耦保护模块(102)的输入端与所述信号发生器(101)的输出端连接,所述光耦保护模块(102)的输出端与所述栅脉冲驱动模块(103)的输入端连接,所述栅脉冲驱动模块(103)的输出端与n个所述被测功率半导体器件的栅极连接,所述被测功率半导体器件的源极(Source)、所述被测功率半导体器件衬底(Sub)分别接地;
所述高压控制模块(104)包括n个高压控制单元( 301) ,每个所述高压控制单元的输入端分别与高压直流电源的正极HV相连,每个所述高压控制单元的输出端分别与对应的所述被测功率半导体器件的漏极(Drain)相连,n为正整数;
其中,所述光耦保护模块(102)包括电容C14、电阻R12、光耦发射端HFBR1521和驱动芯片SN75451,所述电容C14的一端、所述电阻R12的一端、所述驱动芯片SN75451的一个输入端与第一个直流电源的正极VCC相连,所述电阻R12的另一端、所述驱动芯片SN75451的输出端与所述光耦发射端HFBR1521的第一端相连,所述驱动芯片SN75451的另一个输入端与所述信号发生器(101)的输出端口相连,所述光耦发射端HFBR1521的第二端、所述电容C14的另一端、所述驱动芯片SN75451的接地端与第一个直流电源的负极GND相连。
2.根据权利要求1所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述电容C14可以为铝电解电容,所述电容C14为铝电解电容时,所述电容C14的正极作为所述电容C14的一端,所述电容C14的负极作为所述电容C14另一端。
3.根据权利要求1所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述栅脉冲驱动模块(103)包括光电转换单元(201)、正电压输出的三端稳压电路(202)、负电压输出的三端稳压电路(203)、栅驱动电路(204)、整流滤波电路(205)。
4.根据权利要求3所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述光电转换单元(201)包括电容C6和光耦接收端HFBR2521;所述光耦接收端HFBR2521的第一端、所述光耦接收端HFBR2521的第四端与所述栅驱动电路(204)中栅驱动芯片IXDI609SIA的第二端相连,所述光耦接收端HFBR2521的第二端与第二个直流电源的负极VPLOW相连,所述光耦接收端HFBR2521的第三端、所述电容C6的一端与第二个直流电源的正极VP HIGH相连,所述电容C6的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述电容C6可以为铝电解电容,所述电容C6为铝电解电容时,所述电容C6的正极作为所述电容C6的一端,所述电容C6的负极作为所述电容C6的另一端。
6.根据权利要求3所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述正电压输出的三端稳压电路(202)包括正电压输出的三端稳压管LM7824、第一电容C4、第二电容C5和旋转电位计R13;所述正电压输出的三端稳压管LM7824的输入端、所述第一电容C4的一端与第三个直流电源的正极+VCC HIGH相连,所述正电压输出的三端稳压管LM7824的输出端、所述第二电容C5的一端与所述旋转电位计R13的第一端相连,所述旋转电位计R13的第三端、所述第一电容C4的另一端、所述第二电容C5的另一端、所述正电压输出的三端稳压管LM7824的接地端、第三个直流电源的负极+VCC LOW与n个被测功率半导体器件的源极相连,n为正整数。
7.根据权利要求6所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述第一电容C4和所述第二电容C5可以为铝电解电容,所述第一电容C4和所述第二电容C5的正极作为所述第一电容C4和所述第二电容C5的一端,所述第一电容C4和所述第二电容C5的负极作为所述第一电容C4和所述第二电容C5的另一端。
8.根据权利要求3所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述负电压输出的三端稳压电路(203)包括负电压输出的三端稳压管LM7905、第一电容C9和第二电容C10;所述负电压输出的三端稳压管LM7905的输入端、所述第一电容C9的一端与第四个直流电源的负极-VCC LOW相连,所述负电压输出的三端稳压管LM7905的输出端、所述第二电容C10的一端接-VEE端口,所述第一电容C9的另一端、所述第二电容C10的另一端、所述负电压输出的三端稳压管LM7905的接地端与n个被测功率半导体器件的源极相连,第四个直流电源的正极-VCC HIGH端口与第三个直流电源的负极+VCC LOW端口相连。
9.根据权利要求8所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述第一电容C9和所述第二电容C10可以为铝电解电容,所述第一电容C9和所述第二电容C10的负极作为所述第一电容C9和所述第二电容C10的一端,所述第一电容C9和所述第二电容C10的正极作为所述第一电容C9和所述第二电容C10的另一端。
10.根据权利要求6所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述栅驱动电路(204)包括栅驱动芯片IXDI609SIA、第一电容C7、第二电容C8、电阻R10和微调电位器R12;所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第一端、所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第五端、所述第一电容C7的一端、所述第二电容C8的一端与所述旋转电位计R13的第二端相连,所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第二端与所述电阻R10的一端相连,所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第四端、所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第八端、所述第一电容C7的另一端、所述第二电容C8的另一端、所述电阻R10的另一端接-VEE端口,所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第六端、所述栅驱动芯片IXDI609SIA的第七端、所述微调电位器R12的第一端与所述微调电位器R12的第二端相连,所述微调电位器R12的第三端与n个被测功率半导体器件的栅极(Gate)相连。
11.根据权利要求3所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,所述整流滤波电路(205)包括第一电容C11、第二电容C12、第三电容C13和电阻R11;所述电阻R11的一端与n个被测功率半导体器件的栅极(Gate)相连,所述电阻R11的另一端、所述第一电容C11的一端、所述第二电容C12的一端、所述第三电容C13的一端与n个被测功率半导体器件的源极相连,所述第一电容C11的另一端、所述第二电容C12的另一端、所述第三电容C13的另一端接地。
12.根据权利要求1所述的一种功率半导体器件动态电学应力施加装置,其特征在于,每个高压控制单元均包括保险丝F1、继电器RL1、开关C1;所述保险丝F1的一端与高压直流电源的正极HV相连,所述保险丝F1的另一端与所述继电器RL1常开触点的一端相连,所述继电器RL1常开触点的另一端与被测功率半导体器件的漏极(Drain)相连,所述继电器RL1线圈的一端与所述开关C1的一端相连,所述开关C1的另一端与第五个直流电源的正极VP1HIGH相连,所述继电器RL1线圈的另一端与第五个直流电源的负极VP1 LOW相连,所述保险丝F1的一端作为所述高压控制单元( 301) 的输入端,所述继电器RL1常开触点的另一端作为所述高压控制单元( 301) 的输出端。
13.一种功率半导体器件动态电学应力测试方法,其特征在于,所述方法包括:
步骤S1:开启信号发生器(101),调节所述信号发生器(101)输出脉冲波形;
步骤S2:完成光耦保护模块(102)与直流电源的连线;包括将驱动芯片SN75451的一个输入端与第一个直流电源的正极VCC相连,将所述驱动芯片SN75451的另一个输入端与所述信号发生器(101)输出端相连,将光耦发射端HFBR1521的第二端、所述驱动芯片SN75451的接地端与第一个直流电源的负极GND相连;
步骤S3:完成光耦保护模块(102)与栅脉冲驱动模块(103)间的连线;包括将所述光耦发射端HFBR1521与光耦接收端HFBR2521相连;
步骤S4:完成栅脉冲驱动模块(103)与直流电源的连线;包括将所述光耦接收端HFBR2521的第二端与第二个直流电源的负极VP LOW相连,将所述光耦接收端的第三端与第二个直流电源的正极VP HIGH相连,将正电压输出的三端稳压管LM7824的输入端与第三个直流电源的正极+VCC HIGH相连,将旋转电位计R13的第三端、所述正电压输出的三端稳压管LM7824的接地端、第三个直流电源的负极+VCC LOW与n个被测功率半导体器件的源极相连,n为正整数,将负电压输出的三端稳压管LM7905的输入端与第四个直流电源的负极-VCCLOW相连,将第四个直流电源的正极-VCC HIGH与第三个直流电源的负极+VCC LOW相连;
步骤S5:完成高压控制模块(104)与直流电源的连线;包括将n个高压控制单元( 301)的输入端与高压直流电源的正极HV相连,将开关C1的另一端与第五个直流电源的正极VP1HIGH相连,继电器RL1线圈的另一端与第五个直流电源的负极VP1 LOW相连,确认n个高压控制单元( 301) 的n个开关C1处于断开状态;
步骤S6:将示波器探头与栅脉冲驱动模块(103)中微调电位器R12的第三端相连,开启所述直流电源,观察示波器波形,调节所述直流电源输出电压至出现所需动态电学应力波形;
步骤S7:完成功率半导体器件动态电学应力施加装置与被测功率半导体器件的连线;包括将所述栅脉冲驱动模块(103)中所述微调电位器R12的第三端与所述被测功率半导体器件的栅极(Gate)相连,将所述高压控制单元( 301) 的输出端与所述被测功率半导体器件的漏极(Drain)相连,将所述被测功率半导体器件源极(Source)、所述被测功率半导体器件衬底(Sub)接地;
步骤S8:闭合所述高压控制模块中的n个开关C1,使n个被测功率半导体器件处于应力状态;如需监测某个被测功率半导体器件的退化参数,只需断开对应高压控制单元的开关C1,该被测功率半导体器件即退出应力状态,将该被测功率半导体器件与半导体参数分析仪相连即可。
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