CN111510113A - 一种终端极化电路、及终端极化装置 - Google Patents
一种终端极化电路、及终端极化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111510113A CN111510113A CN202010264303.XA CN202010264303A CN111510113A CN 111510113 A CN111510113 A CN 111510113A CN 202010264303 A CN202010264303 A CN 202010264303A CN 111510113 A CN111510113 A CN 111510113A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- polarizer
- terminal
- diode
- polarization
- 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.)
- Pending
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 157
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 76
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 16
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 239000000306 component Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/313—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices with two electrodes, one or two potential barriers, and exhibiting a negative resistance characteristic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2607—Circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种终端极化电路，包括：M个极化器，每个极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个极化器的特征阻抗小于等于50Ω；二极管组包括两个以上串联的二极管，终端匹配电阻的一端接地，终端匹配电阻的另一端连接二极管组的一端；充电限流电阻的一端作为极化器的输入端，充电限流电阻的另一端连接二极管组的另一端并作为极化器的输出端；M个极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。本发明可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力，可以提高电学闩锁测试系统的测试能力，从而满足功率器件电学闩锁测试需求。同时，本发明还公开了一种终端极化装置。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件与集成电路测试装备技术领域，尤其涉及一种基于传输线脉冲发生技术的电学闩锁测试系统大功率终端极化电路、及终端极化装置。
背景技术
终端极化装置是传输线脉冲发生系统中最重要的部件之一，其作用主要有两点，一是终端极化装置需承受极高的反向偏压以满足传输段传输线充电需求，此外终端极化装置承担系统末端吸收反射波的作用，通过末端阻抗匹配及二极管单向导通特性可阻止反射波继续在系统中传递，以产生方波脉冲。
传输线脉冲发生技术作为功率脉冲领域重要的脉冲发生技术，常用于静电防护测试装备-传输线脉冲发生器(TLP)及闩锁(Latch-up)测试系统当中。但由于器件设计能力的不断提升，制造工艺的不断进步，市场需求的不断发展，器件的功率能力也随之在逐步的提升。尤其是功率器件电流能力已经到达数十安培甚至高达一百安培，功率提升的同时对相关测试系统及技术提出了更高的要求。
目前，电学闩锁测试系统只能满足5安培以下器件电学闩锁测试需求，无法提供更大功率测试能力；而功率器件电学特性测试系统脉宽过大，通常在微秒量级，进行闩锁测试会出现热烧毁现象，同样无法满足功率器件电学闩锁测试需求。大功率终端极化技术为闩锁测试系统纳秒级功率脉冲发生的核心技术瓶颈之一。
发明内容
本申请实施例通过提供一种终端极化电路、及终端极化装置，解决了现有技术中的电学闩锁测试系统只能满足5安培以下器件电学闩锁测试需求，无法提供更大功率测试能力的技术问题，实现了在5000V量级充电电压下，可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力，从而提高电学闩锁测试系统的测试能力，满足功率器件电学闩锁测试需求的技术效果。
一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
一种终端极化电路，应用于电学闩锁测试系统中，包括：
M个极化器，每个所述极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个所述极化器的特征阻抗小于等于50Ω；
所述二极管组包括两个以上串联的二极管，所述终端匹配电阻的一端接地，所述终端匹配电阻的另一端连接所述二极管组的一端；
所述充电限流电阻的一端作为所述极化器的输入端，所述充电限流电阻的另一端连接所述二极管组的另一端并作为所述极化器的输出端；
M个所述极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个所述极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。
优选地，所述二极管组的总耐压能力大于5000V。
优选地，所述二极管组，包括：
5个二极管，所述二极管选用1200V耐压的低寄生碳化硅或肖特基二极管。
优选地，所述的终端极化电路，还包括：
高阻抗功率模块，所述高阻抗功率模块的一端与第一极化器的输出端连接，所述高阻抗功率模块的另一端用于连接电压电流探测装置，所述第一极化器为所述M个极化器中的任一极化器；
其中，所述高阻抗功率模块包括两个串联的高阻抗功率电阻，其中一个电阻的电阻值为10MΩ，另一个电阻的电阻值为1GΩ。
另一方面，基于同一发明构思，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
一种终端极化装置，应用于电学闩锁测试系统中，包括：
正压终端极化模块，在所述正压终端极化模块中设置有终端极化电路；
负压终端极化模块，位于所述正压终端极化模块下方，且通过连接器与所述正压终端极化模块锁止在一起，在所述负压终端极化模块中设置有终端极化电路；
在所述正压终端极化模块中，所述二极管组的一端为二极管的阳极，所述二极管组的另一端为二极管的阴极；
在所述负压终端极化模块中，所述二极管组的一端为二极管的阴极，所述二极管组的另一端为二极管的阳极。
优选地，所述正压终端极化模块和所述负压终端极化模块，均包括：
极化器屏蔽安装盒，所述连接器设置在所述极化器屏蔽安装盒的侧面；
终端极化电路板，设置在所述极化器屏蔽安装盒内部，所述终端极化电路板上集成有所述终端极化电路；
高压充电端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，且与每个所述极化器的输入端连接，所述高压充电端口用于连接高压电源；
M个脉冲发生段传输线IO端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，每个所述脉冲发生段传输线IO端口对应与一个所述极化器的输出端连接；
电源端子连接器，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，且与所述终端极化电路板的地平面连接。
优选地，所述终端极化电路，还包括：
高阻抗功率模块，所述高阻抗功率模块的一端与第一极化器的输出端连接，所述高阻抗功率模块的另一端用于连接电压电流探测装置，所述第一极化器为所述M个极化器中的任一极化器；
其中，所述高阻抗功率模块包括两个串联的高阻抗功率电阻，其中一个电阻的电阻值为10MΩ，另一个电阻的电阻值为1GΩ；
所述正压终端极化模块和所述负压终端极化模块，均还包括：
高压监控端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，且与所述高阻抗功率模块的另一端连接，所述高压监控端口用于连接电压电流探测装置。
优选地，所述脉冲发生段传输线IO端口、所述高压充电端口以及所述高压监控端口均采用高压同轴连接器，所述高压同轴连接器为特征阻抗为50Ω的SHV面板安装式同轴连接器，其耐压能力大于5000V。
优选地，所述高压同轴连接器与所述终端极化器电路板的焊接处以高压绝缘胶覆盖。
优选地，所述装置还包括；
安装引脚，设置在所述负压终端极化模块底部，用于将所述装置固定在测试系统内部。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在本申请实施例中，公开了一种终端极化电路，应用于电学闩锁测试系统中，包括：M个极化器，每个所述极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个所述极化器的特征阻抗小于等于50Ω；所述二极管组包括两个以上串联的二极管，所述终端匹配电阻的一端接地，所述终端匹配电阻的另一端连接所述二极管组的一端；所述充电限流电阻的一端作为所述极化器的输入端，所述充电限流电阻的另一端连接所述二极管组的另一端并作为所述极化器的输出端；M个所述极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个所述极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。由于在终端极化电路中，并联设置了至少10个极化器，且每个极化器的特征阻抗不大于50Ω，如此，整个终端极化电路的特征阻抗不大于5欧姆，基于传输线脉冲发生技术原理，在5000V量级充电电压下，可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力。如此，可以提高电学闩锁测试系统的测试能力，从而满足功率器件电学闩锁测试需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中的终端极化电路的示意图；
图2为本申请实施例中的终端极化装置的主视结构图；
图3为本申请实施例中的终端极化装置的俯视结构图；
图4为本申请实施例中的传输线脉冲发生系统的技术原理图；
图5为本申请实施例中的某功率器件在不同栅压下的闩锁测试曲线。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种终端极化电路、及终端极化装置，解决了现有技术中的电学闩锁测试系统只能满足5安培以下器件电学闩锁测试需求，无法提供更大功率测试能力的技术问题，实现了在5000V量级充电电压下，可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力，从而可以提高电学闩锁测试系统的测试能力，满足功率器件电学闩锁测试需求的技术效果。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种终端极化电路，应用于电学闩锁测试系统中，包括：M个极化器，每个所述极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个所述极化器的特征阻抗小于等于50Ω；所述二极管组包括两个以上串联的二极管，所述终端匹配电阻的一端接地，所述终端匹配电阻的另一端连接所述二极管组的一端；所述充电限流电阻的一端作为所述极化器的输入端，所述充电限流电阻的另一端连接所述二极管组的另一端并作为所述极化器的输出端；M个所述极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个所述极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。由于在终端极化电路中，并联设置了至少10个极化器，且每个极化器的特征阻抗不大于50Ω，如此，整个终端极化电路的特征阻抗不大于5欧姆，基于传输线脉冲发生技术原理，在5000V量级充电电压下，可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力。如此，可以提高电学闩锁测试系统的测试能力，从而满足功率器件电学闩锁测试需求。
下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种终端极化电路，应用于电学闩锁测试系统中，包括：
M个极化器，每个极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个极化器的特征阻抗小于等于50Ω；
二极管组包括两个以上串联的二极管，终端匹配电阻的一端接地，终端匹配电阻的另一端连接二极管组的一端；
充电限流电阻的一端作为极化器的输入端，充电限流电阻的另一端连接二极管组的另一端并作为极化器的输出端；
M个极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。
在具体实施过程中，在终端极化电路中可以设置10个并联的极化器，并联设置，且每个极化器的特征阻抗为50Ω，如此，整个终端极化电路的特征阻抗约为5欧姆。
举例来讲，充电限流电阻Z1、终端匹配电阻R1和二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、二极管D15构成一个极化器(其特征阻抗为50Ω)；终端匹配电阻R1的一端接地，另一端连接二极管D11的阳极；5个二极管串联组成一个二极管组，二极管D15的阴极连接脉冲发生段传输线IO端口P1(即：为极化器的输出端，用于连接一条脉冲发生段传输线)；同时，充电限流电阻Z1的一端作为极化器的输入端与高压充电端口(HV1)连接(用于接收充电电压)，另一端与二极管D15的阴极连接。
举例来讲，充电限流电阻Z2、终端匹配电阻R2和二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、二极管D25构成一个极化器(其特征阻抗为50Ω)；终端匹配电阻R2的一端接地，另一端连接二极管D21的阳极；5个二极管串联组成一个二极管组，二极管D25的阴极连接脉冲发生段传输线IO端口P2(即：为极化器的输出端，用于连接一条脉冲发生段传输线)；同时，充电限流电阻Z2的一端作为极化器的输入端与高压充电端口(HV1)连接(用于接收充电电压)，另一端与二极管D25的阴极连接。
……
举例来讲，充电限流电阻Z0、终端匹配电阻R0和二极管D01、二极管D02、二极管D03、二极管D04、二极管D05构成一个极化器(其特征阻抗为50Ω)；终端匹配电阻R0的一端接地，另一端连接二极管D01的阳极；5个二极管串联组成一个二极管组，二极管D05的阴极连接脉冲发生段传输线IO端口P1(即：为极化器的输出端，用于连接一条脉冲发生段传输线)；同时，充电限流电阻Z0的一端作为极化器的输入端与高压充电端口(HV1)连接(用于接收充电电压)，另一端与二极管D05的阴极连接。
在具体实施过程中，如图1所示，M1为高压监控端口，用于连接电压电流探测装置(例如：示波器)；HV1为高压充个电端口，作为每个极化器的输入端，用于连接高压电源；P0～P9为脉冲发生段传输线IO端口，作为每个极化器的输出端，用于连不同的接脉冲发生段传输线。
在具体实施过程中，每个极化器均包括充电限流电阻(Z0～Z9)、终端匹配电阻(R0～R9)和二极管组(D0～D9)。其中，每个二极管组可以包括5个串联的二极管(前一个二极管的阴极连接后一个二极管的阳极)，这些二极管选用1200V耐压的低寄生碳化硅或肖特基二极管，使得每个二极管组的总耐压能力大于5000V。
在本实施例中，利用低寄生碳化硅或肖特基二极管的单向导通特性，可以阻止反射波继续在系统内传递，并利用终端匹配电阻构建50欧姆的独立极化器，降低失配造成的波形反射情况，实现反射波及尾波吸收功能，使得终端极化电路具备反射波及尾波吸收功能。
在本实施例中，各独立极化电路接入充电限流电阻(即：Z0～Z9)，可以有效限制过流对电源及电路的损伤，可以有效对高压电源及终端极化装置进行保护，既提升了系统集成度，也使设备可靠性得到有效提升。
作为一种可选的实施例，所述的终端极化电路，还包括：
高阻抗功率模块(包括R11和R12)，高阻抗功率模块的一端与第一极化器的输出端连接，高阻抗功率模块的另一端与高压监控端口(M1)连接，用于连接电压电流探测装置(例如：示波器)，第一极化器为所述M个极化器中的任一极化器；
其中，高阻抗功率模块包括两个串联的高阻抗功率电阻(即：R11和R12)，其中一个电阻的电阻值为10MΩ，另一个电阻的电阻值为1GΩ。
如图1、图4所示，在终端极化电路板21上还集成有R11和R12两支高阻抗功率电阻；其中，R12为兆欧级功率电阻，作用为隔离保护；R11为G欧级功率电阻，接入电压探测装置可实现对L1段传输线充电电压的实时监控。
在本实施例中，终端极化电路具备传输段传输线充电电压实时监控功能。在终端极化电路板21上配置R11及R12两高阻抗功率电阻；R11采用1G欧姆阻值，与电压电流探测装置(即：示波器)的1M欧姆内阻串联，形成传输段传输线充电电压实时监控电路，衰减倍数等于电压电流探测装置(即：示波器)真实内阻除以R11校准后阻值。
如图4所示，图4为传输线脉冲发生系统技术原理图。其中，终端极化装置(虚线框内)是传输线脉冲发生系统的核心部件之一，具备反射波吸收功能，且需承受极高的充电电压；传输线脉冲发生系统应至少包含终端极化装置(内置终端极化电路)、高压电源(HVSource)、脉冲发生段传输线(L1)、脉冲发生继电器S1、脉冲调制段传输线(L2)、负载测试装置(DUT，全称：Test Board DUT)及电压电流探测装置(即：示波器)。负载测试装置(DUT)用于连接并固定被测器件(被测器件即为负载)。
基于传输线脉冲发生技术的测试系统及终端极化装置工作原理为：高压电源首先为L1段传输线充电，此时，终端极化电路承受高压源供给的反向偏压，完成充电后继电器S1闭合；高电平沿L2段传输线向负载端传递，同时由于阻抗失配等因素会有反向电平沿L1逆向传递，传递至终端极化电路时，终端极化电路利用二极管单向导通特性，可阻止反射波的继续传递，以实现超快脉冲的发生；超快脉冲沿L2段传输线传递至被测负载，同时电压电流探测装置(示波器)实时监控负载动态电流电压，最终完成对负载电学闩锁效应的研究。
本发明实施例终端极化电路，用于基于传输线脉冲发生技术的功率器件电学闩锁测试系统；首先本发明实施例能够承受极高的反向偏压，可满足传输段传输线充电要求；本终端极化电路还承担系统末端吸收反射波的作用，通过末端阻抗匹配及二极管单向特性可阻止反射波继续在系统中传递，以产生方波脉冲。此外，本发明实施例具备传输线充电电压检测功能，能够实时监控L1端传输线充电电压。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
在本申请实施例中，公开了一种终端极化电路，应用于电学闩锁测试系统中，包括：M个极化器，每个所述极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个所述极化器的特征阻抗小于等于50Ω；所述二极管组包括两个以上串联的二极管，所述终端匹配电阻的一端接地，所述终端匹配电阻的另一端连接所述二极管组的一端；所述充电限流电阻的一端作为所述极化器的输入端，所述充电限流电阻的另一端连接所述二极管组的另一端并作为所述极化器的输出端；M个所述极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个所述极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。由于在终端极化电路中，并联设置了至少10个极化器，且每个极化器的特征阻抗不大于50Ω，如此，整个终端极化电路的特征阻抗不大于5欧姆，基于传输线脉冲发生技术原理，在5000V量级充电电压下，可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力。如此，可以提高电学闩锁测试系统的测试能力，从而满足功率器件电学闩锁测试需求。
实施例二
如图2-图3所示，本实施例提供了一种终端极化装置，应用于电学闩锁测试系统中，包括：
正压终端极化模块11，在正压终端极化模块11中设置有终端极化电路(请参见实施例一)；
负压终端极化模块12，位于正压终端极化模块11下方，且通过连接器41与正压终端极化模块11锁止在一起，在负压终端极化模块12中设置有终端极化电路(请参见实施例一)；
在正压终端极化模块11中，二极管组的一端为二极管的阳极，二极管组的另一端为二极管的阴极；
在负压终端极化模块12中，二极管组的一端为二极管的阴极，二极管组的另一端为二极管的阳极。
在具体实施过程中，正压终端极化模块11和负压终端极化模块12中的二极管导通方向相反，每个极化器的输出端均连接一条脉冲发生段传输线，通过系统设定及外围继电器选通实现不同极性的极化功能。
此处，正压终端极化模块11与负压终端极化模块12差异在于，选用二极管极性相反，两极终端极化功能为测试系统的双极性测试提供保障，能够吸收正反双向反射波。
在具体实施过程中，终端极化装置由正压终端极化模块11和负压终端极化模块12上下两部分组成，二者通过连接器41锁止并安装为一体。在终端极化装置底部设置有安装引脚42(设置在负压终端极化模块12底部)，用于将终端极化装置固定在学闩锁测试系统的内部。
作为一种可选的实施例，正压终端极化模块11和负压终端极化模块12，均包括：
极化器屏蔽安装盒22，连接器41设置在极化器屏蔽安装盒的侧面；
终端极化电路板21，设置在极化器屏蔽安装盒22内部，终端极化电路板21上集成有终端极化电路(如图1所示)；
高压充电端口(HV1)，设置在极化器屏蔽安装盒22上，且与每个极化器的充电限流电阻的一端连接，高压充电端口(HV1)用于连接高压电源；
高压监控端口(M1)，设置在极化器屏蔽安装盒22上，且与高阻抗功率模块(高阻抗功率电阻R11和R12)的另一端连接，高压监控端口(M1)用于连接电压电流探测装置；
M个脉冲发生段传输线IO端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，每个所述脉冲发生段传输线IO端口对应与一个所述极化器的输出端连接；
电源端子连接器31，与终端极化电路板21的地平面连接，电源端子连接器31用于连接大地。
在具体实施过程中，极化器屏蔽安装盒22两侧预置安装螺纹孔，通过连接器41可将正压终端极化模块11与负压终端极化模块12连为一体。
在具体实施过程中，极化器屏蔽安装盒22底部预置安装螺纹孔，通过4支底部安装引脚42可将终端极化装置整体固定于测试系统机箱内部，保证整体部件机械可靠性。
图2为本申请实施例中的终端极化装置的俯视结构图，图示表明终端极化电路板21置于极化器屏蔽安装盒22内的位置关系，以及终端极化电路板21各组成元器件的位置布局。
作为一种可选的实施例，脉冲发生段传输线IO端口、高压充电端口以及高压监控端口均采用高压同轴连接器32，其耐压能力大于5000V；高压同轴连接器32为特征阻抗为50Ω的SHV面板安装式同轴连接器。
在具体实施过程中，极化器屏蔽安装盒22背部均预置13个连接器安装孔位，用于安装1支电源端子连接器31、及12支高压同轴连接器32。其中，电源端子连接器31为GND地平面的连接端子，12支高压同轴连接器中有10支为脉冲发生段传输线IO端口，1支为高压充电端口(HV1)，1支为高压监控端口(M1)。
在具体实施过程中，终端极化电路板21利用铜柱与螺栓将四角预置印刷电路板通孔与极化器屏蔽安装盒22底面连接，并利用电源端子连接器31将GND引入终端极化电路板21及金属安装盒，构建安全地平面，保障应用人员的人身安全。
在具体实施过程中，电源端子连接器31为面板安装制式，通过引线与终端极化电路板21的GND平面连接；高压同轴连接器32与终端极化器电路板21的焊接处以高压绝缘胶覆盖；终端极化器电路板21各裸露焊脚均需以高压绝缘胶覆盖；终端极化器电路板21内信号传输线与GND平面保持安全间距。
在具体实施过程中，通过调整终端极化器电路板21的高度，以及与极化器屏蔽安装盒22背板的距离，可实现将同轴连接器32直接贴焊于终端电路板21的焊盘上，如此，可有效降低连接器连接位置引起的阻抗失配影响。
如图3所示，在终端极化电路板21上还集成有R11和R12两支高阻抗功率电阻；其中，R12为兆欧级功率电阻，作用为隔离保护；R11为G欧级功率电阻，接入电压探测装置可实现对L1段传输线充电电压的实时监控。
在本实施例中，终端极化装置具备传输段传输线充电电压实时监控功能。在终端极化电路板21上配置R11及R12两高阻抗功率电阻；R11采用1G欧姆阻值，与电压电流探测装置(即：示波器)的1M欧姆内阻串联，形成传输段传输线充电电压实时监控电路，衰减倍数等于电压电流探测装置(即：示波器)真实内阻除以R11校准后阻值。
如图4所示，图4为传输线脉冲发生系统技术原理图。终端极化装置(虚线框内)是传输线脉冲发生系统的核心部件之一，具备反射波吸收功能，且需承受极高的充电电压；如图3所示，传输线脉冲发生系统应至少包含终端极化装置、高压电源(HV Source)、脉冲发生段传输线(L1)、脉冲发生继电器S1、脉冲调制段传输线(L2)、负载测试装置(DUT，全称：TestBoard DUT)及电压电流探测装置(即：示波器)。负载测试装置(DUT)用于连接并固定被测器件(被测器件即为负载)。
基于传输线脉冲发生技术的测试系统及终端极化装置工作原理为：高压电源首先为L1段传输线充电，此时，终端极化装置承受高压源供给的反向偏压，完成充电后继电器S1闭合；高电平沿L2段传输线向负载端传递，同时由于阻抗失配等因素会有反向电平沿L1逆向传递，传递至终端极化装置时，终端极化装置利用二极管单向导通特性，可阻止反射波的继续传递，以实现超快脉冲的发生；超快脉冲沿L2段传输线传递至被测负载，同时电压电流探测装置(示波器)实时监控负载动态电流电压，最终完成对负载电学闩锁效应的研究。
采用本终端极化装置后，实现了对大功率器件的闩锁测试，测试曲线如图5所示，图中信息可看出发生闩锁的器件源漏电压在几百伏，电流在100A，这是现有测试技术所不能实现的。
本发明实施例终端极化装置，用于基于传输线脉冲发生技术的功率器件电学闩锁测试系统；首先本发明实施例能够承受极高的反向偏压，可满足传输段传输线充电要求；本终端极化装置还承担系统末端吸收反射波的作用，通过末端阻抗匹配及二极管单向特性可阻止反射波继续在系统中传递，以产生方波脉冲。此外，本发明实施例具备传输线充电电压检测功能，能够实时监控L1端传输线充电电压。本发明实施例有着正负双极性、高偏压承受能力、反射波吸收功能、高端口阻抗匹配度及具备高压实时监控功能的特征。
本发明突破多项技术难点，具体如下：
(1)低阻抗传输线系统研制
为了获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力，基于传输线脉冲发生技术原理，在5000V量级充电电压下，需要将终端极化装置段传输线特征阻抗降低至5欧姆。本发明研制了终端极化装置低阻抗传输线系统。
(2)耐高压/大电流系统研制
终端极化装置峰值电压将达到千伏量级以上，峰值电流将达到千安量级，对于所有部件的抗高压大电流性能都提出极高要求。本发明需在5000V供压能力的条件下，对接线端口、板级传输线、同轴传输线、反向二极管、终端匹配电阻、充电限流电阻等模块进行验证及全新研发，大幅提升各模块耐压能力。
(3)反射波吸收技术研发
为了满足方波脉冲的发生要求，首先需要对终端电阻进行匹配设计，另外利用低寄生高耐压二极管组织反射波在系统内继续传递，本发明对终端匹配技术、反射波吸波技术等诸多技术关键点进行研发升级，大幅提升了功率脉冲反射波的吸收能力。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、在本申请实施例中，公开了一种终端极化装置，包括：正压终端极化模块，在所述正压终端极化模块中设置有终端极化电路；负压终端极化模块，位于所述正压终端极化模块下方，且通过连接器与所述正压终端极化模块锁止在一起，在所述负压终端极化模块中设置有终端极化电路；在所述正压终端极化模块中，所述二极管组的一端为二极管的阳极，所述二极管组的另一端为二极管的阴极；在所述负压终端极化模块中，所述二极管组的一端为二极管的阴极，所述二极管组的另一端为二极管的阳极。由于正压终端极化模块和负压终端极化模块均采用10个并联的极化器，且每个极化器的特征阻抗为50Ω，使得整个终端极化装置的特征阻抗为5欧姆，基于传输线脉冲发生技术原理，在5000V量级充电电压下，可以获得纳秒量级1000A电流脉冲发生能力。如此，可以提高电学闩锁测试系统的测试能力，从而满足功率器件电学闩锁测试需求。
2、本发明提供的一种终端极化装置，大幅提升了传统终端极化器的功率能力，从既有1000V/20A提升至最大5000V/1000A(耐高压、大电流)，并创新性地集成了双极性及高压实时监控功能。大功率终端极化装置的发明能够进一步促进基于传输线脉冲发生技术的电流电压动态测试系统在静电防护设计、在汽车电子/电源开关等功率器件的闩锁效应研究、高可靠功率器件抗辐射加固技术研究等领域的应用。
3、本发明提供的一种终端极化装置，使千安量级的高压纳秒脉冲发生成为可能，高压纳秒脉冲能够诱发百安培级别功率器件闩锁且不发生热烧毁。以此发明为基础开发闩锁测试系统可彻底解决常规功率器件测试系统因脉宽过大，进行闩锁测试出现热烧毁的问题；同时又可弥补普通闩锁测试设备脉冲源功率及测试能力无法满足功率器件电学闩锁测试需求的问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种终端极化电路，其特征在于，应用于电学闩锁测试系统中，包括：
M个极化器，每个所述极化器均包括充电限流电阻、终端匹配电阻和二极管组，M大于等于10，每个所述极化器的特征阻抗小于等于50Ω；
所述二极管组包括两个以上串联的二极管，所述终端匹配电阻的一端接地，所述终端匹配电阻的另一端连接所述二极管组的一端；
所述充电限流电阻的一端作为所述极化器的输入端，所述充电限流电阻的另一端连接所述二极管组的另一端并作为所述极化器的输出端；
M个所述极化器的输入端相连并用于接收充电电压，每个所述极化器的输出端用于对应连接一条脉冲发生段传输线。
2.如权利要求1所述的终端极化电路，其特征在于，所述二极管组的总耐压能力大于5000V。
3.如权利要求2所述的终端极化电路，其特征在于，所述二极管组，包括：
5个二极管，所述二极管选用1200V耐压的低寄生碳化硅或肖特基二极管。
4.权利要求1～3任一所述的终端极化电路，其特征在于，还包括：
高阻抗功率模块，所述高阻抗功率模块的一端与第一极化器的输出端连接，所述高阻抗功率模块的另一端用于连接电压电流探测装置，所述第一极化器为所述M个极化器中的任一极化器；
其中，所述高阻抗功率模块包括两个串联的高阻抗功率电阻，其中一个电阻的电阻值为10MΩ，另一个电阻的电阻值为1GΩ。
5.一种终端极化装置，应用于电学闩锁测试系统中，其特征在于，包括：
正压终端极化模块，在所述正压终端极化模块中设置有如权利要求1～3任一所述的终端极化电路；
负压终端极化模块，位于所述正压终端极化模块下方，且通过连接器与所述正压终端极化模块锁止在一起，在所述负压终端极化模块中设置有如权利要求1～3任一所述的终端极化电路；
在所述正压终端极化模块中，所述二极管组的一端为二极管的阳极，所述二极管组的另一端为二极管的阴极；
在所述负压终端极化模块中，所述二极管组的一端为二极管的阴极，所述二极管组的另一端为二极管的阳极。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述正压终端极化模块和所述负压终端极化模块，均包括：
极化器屏蔽安装盒，所述连接器设置在所述极化器屏蔽安装盒的侧面；
终端极化电路板，设置在所述极化器屏蔽安装盒内部，所述终端极化电路板上集成有所述终端极化电路；
高压充电端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，且与每个所述极化器的输入端连接，所述高压充电端口用于连接高压电源；
M个脉冲发生段传输线IO端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，每个所述脉冲发生段传输线IO端口对应与一个所述极化器的输出端连接；
电源端子连接器，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，且与所述终端极化电路板的地平面连接。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述终端极化电路，还包括：
高阻抗功率模块，所述高阻抗功率模块的一端与第一极化器的输出端连接，所述高阻抗功率模块的另一端用于连接电压电流探测装置，所述第一极化器为所述M个极化器中的任一极化器；
其中，所述高阻抗功率模块包括两个串联的高阻抗功率电阻，其中一个电阻的电阻值为10MΩ，另一个电阻的电阻值为1GΩ；
所述正压终端极化模块和所述负压终端极化模块，均还包括：
高压监控端口，设置在所述极化器屏蔽安装盒上，且与所述高阻抗功率模块的另一端连接，所述高压监控端口用于连接电压电流探测装置。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述脉冲发生段传输线IO端口、所述高压充电端口以及所述高压监控端口均采用高压同轴连接器，所述高压同轴连接器为特征阻抗为50Ω的SHV面板安装式同轴连接器，其耐压能力大于5000V。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述高压同轴连接器与所述终端极化器电路板的焊接处以高压绝缘胶覆盖。
10.如权利要求5～9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括；
安装引脚，设置在所述负压终端极化模块底部，用于将所述装置固定在测试系统内部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010264303.XA CN111510113A (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种终端极化电路、及终端极化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010264303.XA CN111510113A (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种终端极化电路、及终端极化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111510113A true CN111510113A (zh) | 2020-08-07 |
Family
ID=71874196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010264303.XA Pending CN111510113A (zh) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 一种终端极化电路、及终端极化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111510113A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519327A (en) * | 1994-06-10 | 1996-05-21 | Vlsi Technology, Inc. | Pulse circuit using a transmission line |
| CN103296997A (zh) * | 2012-02-21 | 2013-09-11 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 传输线脉冲发送 |
| CN105093004A (zh) * | 2014-05-22 | 2015-11-25 | 上海北京大学微电子研究院 | 抗静电保护测试系统电路 |
| WO2015186579A1 (ja) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | 株式会社村田製作所 | アッテネータおよび高周波回路 |
| CN107728034A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-23 | 常州工学院 | 新型功率器件控制自动化静电防护测试系统及方法 |
-
2020
- 2020-04-07 CN CN202010264303.XA patent/CN111510113A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519327A (en) * | 1994-06-10 | 1996-05-21 | Vlsi Technology, Inc. | Pulse circuit using a transmission line |
| CN103296997A (zh) * | 2012-02-21 | 2013-09-11 | 德克萨斯仪器股份有限公司 | 传输线脉冲发送 |
| CN105093004A (zh) * | 2014-05-22 | 2015-11-25 | 上海北京大学微电子研究院 | 抗静电保护测试系统电路 |
| WO2015186579A1 (ja) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | 株式会社村田製作所 | アッテネータおよび高周波回路 |
| CN107728034A (zh) * | 2017-10-09 | 2018-02-23 | 常州工学院 | 新型功率器件控制自动化静电防护测试系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张晴: "150A传输线脉冲发生器(TLP)", 《中国优秀硕士论文全文数据库信息科技辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7012442B2 (en) | Test signal distribution system for IC tester | |
| US8410791B2 (en) | Impulse immunity test apparatus | |
| EP2003752B1 (en) | Circuit for preventing surge, connector and electronic apparatus thereof | |
| Tian et al. | A novel copper layer-based field-to-trace coupling model and EMS evaluation method for DSP-based control circuit in MMC-HVDC system | |
| US4045735A (en) | Apparatus for testing electronic devices having a high density array of pin leads | |
| US20030218463A1 (en) | Time domain reflectometer probe having a built-in reference ground point | |
| CN111510113A (zh) | 一种终端极化电路、及终端极化装置 | |
| US6512362B1 (en) | Method and device for charging integrated circuits and structures with a pulsed heavy current | |
| CN102121961A (zh) | 耐高压测试装置及采用该装置的耐高压测试方法 | |
| CN216560878U (zh) | 数字集成电路通用测试装置 | |
| Grund et al. | Delivering IEC 61000-4-2 current pulses through transmission lines at 100 and 330 ohm system impedances | |
| Guo et al. | Gate Driver Development and Stray Inductance Extraction of 10 kV SiC MOSFET Module for a Switched-Capacitor MMC Application | |
| JP2011109255A (ja) | 通信機器及び絶縁耐圧試験方法 | |
| US8441805B2 (en) | Circuit board mounting structure of compound circuit | |
| Shrier et al. | Transmission line pulse test methods, test techniques and characterization of low capacitance voltage suppression device for system level electrostatic discharge compliance | |
| Kimura et al. | A study on response characteristics modeling method for ESD protection device by vector network analyzer | |
| CN217443457U (zh) | 一种sg2803j驱动器阵列老炼板 | |
| CN114423154B (zh) | 雪崩能量测试用连接装置以及雪崩能量测试装置 | |
| CN212341366U (zh) | 一种功率器件抗闩锁测试电路和测试装置 | |
| Lin et al. | Establishment of ESD generator model for transient susceptibility analysis from chip to system level | |
| CN109541424B (zh) | 一种测试pdfn封装mos管电应力装置及开关电源 | |
| CN213213965U (zh) | 一种新型pcb板 | |
| CN213185084U (zh) | 一种高压分体式计量开关 | |
| Zitai | Electromagnetic compatibility design of the computer circuits | |
| CN213302451U (zh) | 一种防静电/感应电装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200807 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |