CN112363037B - 场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法，包括：驱动模块，用于提供待测场效应晶体管的驱动信号；连接于所述待测场效应晶体管的高压端的功率模块及测试模块，功率模块用于提供测试需要的高压端电压及高压端电流，测试模块用于获取测试参数；功率模块包括串联的恒流源与开关，电容并联于恒流源与开关的串联结构两端，电感的一端连接电容的上极板，另一端连接待测场效应晶体管。本发明成本低廉，结构简单，操作方便，可实现对器件雪崩性能，大电流高压快速关断以及大电流关断极限性能的测试评估，覆盖范围广，寄生参数对漏极电压的影响小，且电流可设定。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法。
背景技术
场效应晶体管作为主要的开关器件在电源、电机驱动、锂电保护等领域被大量应用。但器件在不同的应用领域中面临不同的极限条件，如感性负载关断过程中的雪崩击穿，大电流负载关断过程中同时出现高电压，以及快速关断过程中的闩锁效应导致二次击穿等，对器件的极限性能提出考验。器件手册中通过安全工作区(Safe Operating Area)描述器件的极限性能，但目前SOA的精确测量较为困难，普遍通过器件导通内阻、击穿电压、热阻以及节温计算所得，与实际性能之间存在一定差距。
目前有方案采用单片机作为信号源和控制系统，采用电阻采样方法测试电流，通过电压源设置不同的漏极电压，通过设置不同的脉冲时间，监测漏极电压和漏极电流，如果漏极电流波形无削波，振荡，尖刺等异样，脉冲时间等于设定值，即为该电流下导通时间。
该方案设计的目的是对器件的安全工作区域进行验证，但设计难以覆盖以上极限性能；通过电压源来设置漏极电压，但应用中受设备过流保护限制；并且没有考虑到线路寄生参数带来的尖峰电压问题以及电流定量设置的问题。
因此，如何提高场效应晶体管极限性能测试的准确性，扩大极限性能的覆盖范围已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法，用于解决现有技术中场效应晶体管极限性能测试准确性差、极限性能的覆盖范围小等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证电路，所述场效应晶体管极限性能验证电路至少包括：
驱动模块、功率模块及测试模块，所述驱动模块用于提供待测场效应晶体管的驱动信号；所述功率模块及所述测试模块均连接于所述待测场效应晶体管的高压端，所述功率模块用于为所述待测场效应晶体管提供测试需要的高压端电压及高压端电流，所述测试模块用于获取所述待测场效应晶体管的测试参数；
其中，所述功率模块包括恒流源、开关、电容及电感；所述恒流源与所述开关串联，所述电容并联于所述恒流源与所述开关的串联结构的两端；所述电感的一端连接所述电容的上极板，另一端连接所述待测场效应晶体管。
可选地，所述场效应晶体管极限性能验证电路还包括钳位模块，所述钳位模块并联于所述电感的两侧。
更可选地，所述钳位模块包括二极管，所述二极管的负极连接所述电容，正极连接所述待测场效应晶体管。
更可选地，所述驱动模块包括脉冲产生单元，所述脉冲产生单元接收控制信号以得到所述驱动信号。
更可选地，所述驱动模块还包括电阻，所述电阻的一端连接所述脉冲产生单元的输出端，另一端连接所述待测场效应晶体管的栅极。
更可选地，所述电阻包括定值电阻或可变电阻。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证系统，所述场效应晶体管极限性能验证系统至少包括：
上述场效应晶体管极限性能验证电路及待测场效应晶体管；
当所述待测场效应晶体管为N型场效应晶体管时，所述待测场效应晶体管的漏极连接所述功率模块及所述测试模块，所述待测场效应晶体管的栅极连接所述驱动模块，所述待测场效应晶体管的源极接地；
当所述待测场效应晶体管为P型场效应晶体管时，所述待测场效应晶体管的源极连接所述功率模块及所述测试模块，所述待测场效应晶体管的栅极连接所述驱动模块，所述待测场效应晶体管的漏极接地。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证方法，所述场效应晶体管极限性能验证方法至少包括：
基于测试需要的待测场效应晶体管的高压端电压设置恒流源的最高电压，并基于所述恒流源向电容充电，充电结束后基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电；
产生驱动信号并逐渐增加所述驱动信号的脉冲宽度，流经所述待测场效应晶体管的电流随脉冲宽度增加而增大，直到所述待测场效应晶体管击穿损坏，基于损坏前的所述高压端电压及流经所述待测场效应晶体管的电流得到所述待测场效应晶体管的雪崩极限性能。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证方法，所述场效应晶体管极限性能验证方法至少包括：
基于测试需要的待测场效应晶体管的高压端电压设置恒流源的最高电压，并基于所述恒流源向电容充电，充电结束后基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电；
产生驱动信号并逐渐增加所述驱动信号的脉冲宽度，流经所述待测场效应晶体管的电流随脉冲宽度增加而增大，所述待测场效应晶体管关闭过程中所述高压端电压钳位保持不变；
重复以上步骤设置不同的所述高压端电压，基于监测到的所述高压端电压及流经所述待测场效应晶体管的电流得到所述待测场效应晶体管的大电流高压快速关断极限性能。
可选地，所述大电流高压快速关断极限性能包括所述待测场效应晶体管发生闩锁效应或误开启时对应的高压端电压或流经所述待测场效应晶体管的电流。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证方法，所述场效应晶体管极限性能验证方法至少包括：
基于测试需要的待测场效应晶体管的高压端电压设置恒流源的最高电压，并基于所述恒流源向电容充电，充电结束基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电；
产生驱动信号，设置测试需要的高压端电流，逐渐减慢所述待测场效应晶体管的关断速度，直到所述待测场效应晶体管损坏，基于损坏前所述待测场效应晶体管的高压端电压、高压端电流及关断时间得到所述待测场效应晶体管的大电流关断极限性能。
可选地，通过增大所述待测场效应晶体管的栅极电阻减慢所述待测场效应晶体管的关断速度。
可选地，调整所述驱动信号的脉冲宽度，基于电感及所述驱动信号的脉冲宽度得到测试需要的高压端电流。
如上所述，本发明的场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法，具有以下有益效果：
本发明的场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法成本低廉，结构简单，操作方便，使用安全的验证平台和测试方法对器件雪崩性能，大电流高压快速关断以及大电流关断极限性能进行测试评估；能够提供器件需要的测试电压、测试电流而不受设备保护电路限制，覆盖范围广；有钳位模块减少寄生参数对漏极电压的影响；通过电感与脉冲宽度可以定量设置电流。
附图说明
图1显示为本发明的场效应晶体管极限性能验证电路的一种结构示意图。
图2显示为本发明的场效应晶体管极限性能验证系统的一种结构示意图。
图3显示为本发明的场效应晶体管极限性能验证电路的另一种结构示意图。
图4显示为本发明的场效应晶体管极限性能验证系统的另一种结构示意图。
图5显示为本发明的场效应晶体管极限性能验证电路的又一种结构示意图。
元件标号说明
1 场效应晶体管极限性能验证电路
11 驱动模块
111 脉冲产生单元
12 功率模块
13 测试模块
14 钳位模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种场效应晶体管极限性能验证电路1，所述场效应晶体管极限性能验证电路包括：
驱动模块11、功率模块12及测试模块13。
如图1所示，所述驱动模块11提供待测场效应晶体管Q的驱动信号。
具体地，所述驱动模块11连接于所述待测场效应晶体管Q的栅极，所述驱动模块11包括脉冲产生单元111，所述脉冲产生单元111用于产生脉冲宽度可调的驱动信号，可基于现有技术中任意一种脉冲宽度可调的脉冲产生电路实现，具体结构在此不一一赘述。
作为本发明的另一种实现方式，所述驱动模块11还包括电阻Rg，所述电阻Rg的一端连接所述脉冲产生单元111的输出端，另一端连接所述待测场效应晶体管Q的栅极。所述电阻Rg包括但不限于定值电阻、可变电阻，在本实施例中，所述电阻Rg的阻值不变。
如图1所示，所述功率模块12连接于所述待测场效应晶体管Q的高压端，所述功率模块12用于为所述待测场效应晶体管Q提供测试需要的高压端电压及高压端电流。
具体地，所述待测场效应晶体管Q的高压端基于不同的类型而定，对于N型场效应晶体管，其载流子是电子，电子由低电压处提供，因此，N型场效应晶体管的低压端是源极，高压端是漏极；而P型场效应晶体管的载流子是空穴，空穴由高电压处提供，因此，P型场效应晶体管的载流子的高压端是源极，低压端是漏极。在本实施例中，以N型场效应晶体管为例，所述功率模块12连接于所述待测场效应晶体管Q的漏极，用于为所述待测场效应晶体管Q提供漏极电压及漏极电流。
具体地，所述功率模块12包括恒流源VDD、开关S、电容C及电感L。所述恒流源VDD与所述开关S串联，所述恒流源VDD的一端接地，另一端连接所述开关S的第一端；所述电容C并联于所述恒流源VDD与所述开关S的串联结构的两端，所述电容C的上极板连接所述开关S的第二端，下极板接地；所述电感L的一端连接所述电容C的上极板，另一端连接所述待测场效应晶体管Q(在本实施例中，连接所述待测场效应晶体管Q的漏极)。
如图1所示，所述测试模块13连接于所述待测场效应晶体管Q的高压端，所述测试模块13用于获取所述待测场效应晶体管Q的测试参数。
具体地，所述测试模块13与所述功率模块12连接于所述待测场效应晶体管Q的同一端，在本实施例中，所述测试模块13连接于所述待测场效应晶体管Q的漏极。所述测试模块13包括但不限于示波器、计算机等能用于监测所述待测场效应晶体管Q的漏极电压、电流等参数的设备。
本实施例还提供一种场效应晶体管极限性能验证系统，所述场效应晶体管极限性能验证系统包括本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1及待测场效应晶体管Q。
如图2所示，所述待测场效应晶体管Q为N型场效应晶体管或P型场效应晶体管，在本实施例中，所述待测场效应晶体管Q为N型场效应晶体管。
具体地，所述待测场效应晶体管Q的漏极连接所述功率模块12及所述测试模块13，所述待测场效应晶体管Q的栅极连接所述驱动模块11，所述待测场效应晶体管Q的源极接地。
本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1可用于验证所述待测场效应晶体管Q的雪崩极限性能。具体包括以下步骤：
11)将所述待测场效应晶体管Q接入所述场效应晶体管极限性能验证电路1，基于所述测试模块13对所述待测场效应晶体管Q的漏极电压(高压端电压)及漏极电流(高压端电流)进行监控。根据测试需要的所述待测场效应晶体管Q的漏极电压设置所述恒流源VDD的最高电压，闭合所述开关S通过所述恒流源VDD向所述电容C充电，达到需要的电压后断开所述开关S，所述电容C为所述待测场效应晶体管Q供电。
12)启动所述驱动模块11，产生驱动信号，逐渐增加所述驱动信号的脉冲宽度，在所述电感L的控制下，流经所述待测场效应晶体管Q的电流随脉冲宽度增加而增大，直到所述待测场效应晶体管Q击穿损坏，基于损坏前的漏极电压及流经所述待测场效应晶体管Q的电流(漏极电流)得到所述待测场效应晶体管Q的雪崩极限性能。雪崩极限性能是指PN结反向电压增大时，空间电荷区的电场增强，电子和空穴碰撞晶体原子产生新的电子-空穴对，如此连锁反应，使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加，流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结。
具体地，所述驱动信号的脉冲宽度可手动设置也可以自动步进增加，在此不一一赘述。
需要说明的是，可采用任意能实现本实施例的场效应晶体管极限性能验证方法的电路结构，不限于本实施例所列举。本实施例的场效应晶体管极限性能验证方法也适用于P型场效应晶体管，在此不一一赘述。
实施例二
如图3所示，本实施例提供一种场效应晶体管极限性能验证电路1，与实施例一的不同之处在于，所述场效应晶体管极限性能验证电路1还包括钳位模块14，且本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1连接于P型场效应晶体管的源极。
如图3所示，所述钳位模块14并联于所述电感L的两侧。
具体地，在本实施例中，所述钳位模块14包括二极管D，所述二极管D的负极连接所述电容C的上极板，正极连接所述待测场效应晶体管Q。
需要说明的是，任意可将所述待测场效应晶体管Q的高位端电压钳制在设定电位的电流结构均适用于本发明，在此不一一列举。
如图3所示，在本实施例中，所述待测场效应晶体管Q选用P型场效应晶体管，所述功率模块12连接于所述待测场效应晶体管Q的源极，用于为所述待测场效应晶体管Q提供源极电压及源极电流。所述测试模块13连接于所述待测场效应晶体管Q的源极，用于监测所述待测场效应晶体管Q的源极电压、电流等参数。
本实施例还提供一种场效应晶体管极限性能验证系统，所述场效应晶体管极限性能验证系统包括本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1及待测场效应晶体管Q。
如图4所示，所述待测场效应晶体管Q为N型场效应晶体管或P型场效应晶体管，在本实施例中，所述待测场效应晶体管Q为P型场效应晶体管。
具体地，所述待测场效应晶体管Q的源极连接所述功率模块12及所述测试模块13，所述待测场效应晶体管Q的栅极连接所述驱动模块11，所述待测场效应晶体管Q的漏极接地。
本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1可用于验证所述待测场效应晶体管Q的大电流高压快速关断极限性能。具体包括以下步骤：
21)将所述待测场效应晶体管Q接入所述场效应晶体管极限性能验证电路1，基于所述测试模块13对所述待测场效应晶体管Q的源极电压(高压端电压)及源极电流(高压端电流)进行监控。根据测试需要的所述待测场效应晶体管Q的源极电压设置所述恒流源VDD的最高电压，闭合所述开关S通过所述恒流源VDD向所述电容C充电，达到需要的电压后断开所述开关S，所述电容C为所述待测场效应晶体管Q供电。
22)启动所述驱动模块11，产生驱动信号，逐渐增加所述驱动信号的脉冲宽度，在所述电感L的控制下，流经所述待测场效应晶体管Q的电流随脉冲宽度增加而增大；由于所述钳位模块14的作用，在所述待测场效应晶体管Q关闭过程中所述待测场效应晶体管Q的源极电压保持不变。
23)重复步骤21)～步骤22)，设置不同的所述待测场效应晶体管Q的源极电压，基于监测到的源极电压及流经所述待测场效应晶体管的电流得到所述待测场效应晶体管Q的大电流高压快速关断极限性能。大电流高压快速关断极限性能是指在器件关断过程中过大的dv/dt或di/dt会引起包括但不限于闩锁效应、误开启等问题。因此，基于所述待测场效应晶体管Q在关断过程中发生闩锁效应或误开启时对应的源极电压或流经所述待测场效应晶体管的电流可确定所述待测场效应晶体管Q的大电流高压快速关断极限性。
需要说明的是，可采用任意能实现本实施例的场效应晶体管极限性能验证方法的电路结构，不限于本实施例所列举。本实施例的场效应晶体管极限性能验证方法也适用于N型场效应晶体管，在此不一一赘述。
实施例三
如图5所示，本实施例提供一种场效应晶体管极限性能验证电路1，与实施例二的不同之处在于，所述驱动模块11包括电阻Rg，且所述电阻Rg为可变电阻，所述电阻Rg的阻值在测试过程中变化。
本实施例还提供一种场效应晶体管极限性能验证系统，所述场效应晶体管极限性能验证系统包括本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1及待测场效应晶体管Q。具体连接关系参见实施例一或实施例二，在此不一一赘述。
本实施例的场效应晶体管极限性能验证电路1可用于验证所述待测场效应晶体管Q的大电流高压快速关断极限性能。具体包括以下步骤：
31)将所述待测场效应晶体管Q接入所述场效应晶体管极限性能验证电路1，基于所述测试模块13对所述待测场效应晶体管Q的高压端电压及高压端电流进行监控。根据测试需要的所述待测场效应晶体管Q的高压端电压设置所述恒流源VDD的最高电压，闭合所述开关S通过所述恒流源VDD向所述电容C充电，达到需要的电压后断开所述开关S，所述电容C为所述待测场效应晶体管Q供电。
32)启动所述驱动模块11，产生驱动信号，基于测试需要设置所述高压端电流。逐渐减慢所述待测场效应晶体管Q的关断速度，直到所述待测场效应晶体管Q损坏，基于损坏前所述待测场效应晶体管Q的高压端电压、高压端电流及关断时间得到所述待测场效应晶体管Q的大电流关断极限性能。
具体地，调整所述驱动信号的脉冲宽度，基于所述电感L及所述驱动信号的脉冲宽度得到测试需要的高压端电流。基于电感电压计算公式可知：V＝L(di/dt)，即V/L＝di/dt，而V和L近似常数，因此可以调整dt获得需要的电流，电流随着脉冲宽度增加而增加。
具体地，大电流关断极限性能是指：场效应晶体管安全工作区域受节温限制，器件在关断过程中会有一段电流电压同时存在的区域，通过调整关断速度可以得到不同电压电流下能够耐受的时间，超过这个时间器件就会损坏。因此，基于损坏前所述待测场效应晶体管Q的高压端电压、高压端电流及关断时间可得到所述待测场效应晶体管Q的大电流关断极限性能。在本实施例中，通过增大所述电阻Rg减慢所述待测场效应晶体管Q的关断速度。
需要说明的是，可采用任意能实现本实施例的场效应晶体管极限性能验证方法的电路结构，不限于本实施例所列举。本实施例的场效应晶体管极限性能验证方法适用于N型场效应晶体管及P型场效应晶体管，在此不一一赘述。
本发明通过电流源为电容充电，再基于电容放电为待测场效应晶体管供电，电流最大值由I＝V/R决定，能够提供测试需要的电压、电流而不受过流保护电路限制，覆盖范围广；并且电容容量有限，可以避免安全问题。
本发明通过钳位减少寄生参数对高压端电压的影响，确保测试的准确性。
本发明基于电感及驱动信号的脉冲宽度设置流过待测场效应晶体管的电流，可准确设置电流，提高测试的准确性。
综上所述，本发明提供一种场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法，包括：驱动模块、功率模块及测试模块，所述驱动模块用于提供待测场效应晶体管的驱动信号；所述功率模块及所述测试模块均连接于所述待测场效应晶体管的高压端，所述功率模块用于为所述待测场效应晶体管提供测试需要的高压端电压及高压端电流，所述测试模块用于获取所述待测场效应晶体管的测试参数；其中，所述功率模块包括恒流源、开关、电容及电感；所述恒流源与所述开关串联，所述电容并联于所述恒流源与所述开关的串联结构的两端；所述电感的一端连接所述电容的上极板，另一端连接所述待测场效应晶体管。本发明的场效应晶体管极限性能验证电路、系统及方法成本低廉，结构简单，操作方便，使用安全的验证平台和测试方法对器件雪崩性能，大电流高压快速关断以及大电流关断极限性能进行测试评估；能够提供器件需要的测试电压、测试电流而不受设备保护电路限制，覆盖范围广；有钳位模块减少寄生参数对漏极电压的影响；通过电感与脉冲宽度可以定量设置电流。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (11)
1.一种场效应晶体管极限性能验证方法，基于场效应晶体管极限性能验证电路实现，所述场效应晶体管极限性能验证电路至少包括：驱动模块、功率模块及测试模块，所述驱动模块用于提供待测场效应晶体管的驱动信号；所述功率模块及所述测试模块均连接于所述待测场效应晶体管的高压端，所述功率模块用于为所述待测场效应晶体管提供测试需要的高压端电压及高压端电流，所述测试模块用于获取所述待测场效应晶体管的测试参数；其中，所述功率模块包括恒流源、开关、电容及电感；所述恒流源与所述开关串联，所述电容并联于所述恒流源与所述开关的串联结构的两端；所述电感的一端连接所述电容的上极板，另一端连接所述待测场效应晶体管；所述恒流源通过所述开关向所述电容充电，并在充电结束后断开所述开关基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电，其特征在于，所述场效应晶体管极限性能验证方法至少包括：
基于测试需要的待测场效应晶体管的高压端电压设置恒流源的最高电压，并基于所述恒流源向电容充电，充电结束后基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电；
产生驱动信号并逐渐增加所述驱动信号的脉冲宽度，流经所述待测场效应晶体管的电流随脉冲宽度增加而增大，直到所述待测场效应晶体管击穿损坏，基于损坏前的所述高压端电压及流经所述待测场效应晶体管的电流得到所述待测场效应晶体管的雪崩极限性能。
2.一种场效应晶体管极限性能验证方法，基于场效应晶体管极限性能验证电路实现，所述场效应晶体管极限性能验证电路至少包括：驱动模块、功率模块及测试模块，所述驱动模块用于提供待测场效应晶体管的驱动信号；所述功率模块及所述测试模块均连接于所述待测场效应晶体管的高压端，所述功率模块用于为所述待测场效应晶体管提供测试需要的高压端电压及高压端电流，所述测试模块用于获取所述待测场效应晶体管的测试参数；其中，所述功率模块包括恒流源、开关、电容及电感；所述恒流源与所述开关串联，所述电容并联于所述恒流源与所述开关的串联结构的两端；所述电感的一端连接所述电容的上极板，另一端连接所述待测场效应晶体管；所述恒流源通过所述开关向所述电容充电，并在充电结束后断开所述开关基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电，其特征在于，所述场效应晶体管极限性能验证方法至少包括：
基于测试需要的待测场效应晶体管的高压端电压设置恒流源的最高电压，并基于所述恒流源向电容充电，充电结束后基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电；
产生驱动信号并逐渐增加所述驱动信号的脉冲宽度，流经所述待测场效应晶体管的电流随脉冲宽度增加而增大，所述待测场效应晶体管关闭过程中所述高压端电压钳位保持不变；
重复以上步骤设置不同的所述高压端电压，基于监测到的所述高压端电压及流经所述待测场效应晶体管的电流得到所述待测场效应晶体管的大电流高压快速关断极限性能。
3.根据权利要求2所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：所述大电流高压快速关断极限性能包括所述待测场效应晶体管发生闩锁效应或误开启时对应的高压端电压或流经所述待测场效应晶体管的电流。
4.一种场效应晶体管极限性能验证方法，基于场效应晶体管极限性能验证电路实现，所述场效应晶体管极限性能验证电路至少包括：驱动模块、功率模块及测试模块，所述驱动模块用于提供待测场效应晶体管的驱动信号；所述功率模块及所述测试模块均连接于所述待测场效应晶体管的高压端，所述功率模块用于为所述待测场效应晶体管提供测试需要的高压端电压及高压端电流，所述测试模块用于获取所述待测场效应晶体管的测试参数；其中，所述功率模块包括恒流源、开关、电容及电感；所述恒流源与所述开关串联，所述电容并联于所述恒流源与所述开关的串联结构的两端；所述电感的一端连接所述电容的上极板，另一端连接所述待测场效应晶体管；所述恒流源通过所述开关向所述电容充电，并在充电结束后断开所述开关基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电，其特征在于，所述场效应晶体管极限性能验证方法至少包括：
基于测试需要的待测场效应晶体管的高压端电压设置恒流源的最高电压，并基于所述恒流源向电容充电，充电结束基于所述电容为所述待测场效应晶体管供电；
产生驱动信号，设置测试需要的高压端电流，逐渐减慢所述待测场效应晶体管的关断速度，直到所述待测场效应晶体管损坏，基于损坏前所述待测场效应晶体管的高压端电压、高压端电流及关断时间得到所述待测场效应晶体管的大电流关断极限性能。
5.根据权利要求4所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：通过增大所述待测场效应晶体管的栅极电阻减慢所述待测场效应晶体管的关断速度。
6.根据权利要求4所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：调整所述驱动信号的脉冲宽度，基于电感及所述驱动信号的脉冲宽度得到测试需要的高压端电流。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：所述场效应晶体管极限性能验证电路还包括钳位模块，所述钳位模块并联于所述电感的两侧。
8.根据权利要求7所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：所述钳位模块包括二极管，所述二极管的负极连接所述电容，正极连接所述待测场效应晶体管。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：所述驱动模块包括脉冲产生单元，所述脉冲产生单元接收控制信号以得到所述驱动信号。
10.根据权利要求9所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：所述驱动模块还包括电阻，所述电阻的一端连接所述脉冲产生单元的输出端，另一端连接所述待测场效应晶体管的栅极。
11.根据权利要求10所述的场效应晶体管极限性能验证方法，其特征在于：所述电阻包括定值电阻或可变电阻。
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN113253088B (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 上海瞻芯电子科技有限公司 | 晶体管栅氧测试装置及系统 |
| CN113447789B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-12-30 | 深圳赛意法微电子有限公司 | Mosfet检测电路及方法 |
| CN113777462B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-06-16 | 东南大学 | 一种适用于功率器件的二次击穿限测试方法及装置 |
Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1461928A (fr) * | 1964-12-28 | 1966-12-09 | Rca Corp | Procédé et dispositif pour le contrôle et l'essai de transistors |
| JPH04313077A (ja) * | 1990-06-22 | 1992-11-05 | Nec Corp | パワーＭＯＳ ＦＥＴの転流ｄｖ／ｄｔ耐量測定装置 |
| JPH09186568A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-07-15 | Texas Instr Deutschland Gmbh | 電気的負荷の電源供給回路に配置されたｍｏｓ電界効果トランジスタを駆動するための回路構造 |
| JP2005017289A (ja) * | 2003-06-06 | 2005-01-20 | Yazaki Corp | スイッチング回路及び電圧計測回路 |
| DE102004059643A1 (de) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Infineon Technologies Ag | Gateansteuerschaltung für einen Leistungstransistor mit isoliertem Gate |
| CN101893677A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-11-24 | 佛山市蓝箭电子有限公司 | 三极管在反向偏压安全工作区下的测试装置及测试方法 |
| CN102419413A (zh) * | 2011-08-11 | 2012-04-18 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | 功率mosfet器件的雪崩耐量测试电路和方法 |
| CN202330636U (zh) * | 2011-12-01 | 2012-07-11 | 杭州华三通信技术有限公司 | 用于测试mosfet的电路 |
| CN102879726A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 | 一种igbt模块性能检测装置及方法 |
| CN103176117A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-26 | 国网智能电网研究院 | 一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置 |
| CN103592592A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-02-19 | 西安永电电气有限责任公司 | Igbt开关特性测试电路和测试方法 |
| CN103837731A (zh) * | 2012-11-22 | 2014-06-04 | 富士通株式会社 | 用于测量晶体管的特性的电压检测电路和方法 |
| CN203658532U (zh) * | 2014-01-17 | 2014-06-18 | 力博特公司 | 一种功率单板上的开关管测试电路 |
| CN104090223A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-08 | 西安芯派电子科技有限公司 | 场效应晶体管soa曲线的验证平台及测试方法 |
| CN105182222A (zh) * | 2014-06-17 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | 基于合成回路的晶闸管正向恢复特性测试装置及测试方法 |
| CN205880137U (zh) * | 2016-06-21 | 2017-01-11 | 北京华峰测控技术有限公司 | 一种消除场效应管雪崩测试电感误差电路 |
| CN106463948A (zh) * | 2014-06-10 | 2017-02-22 | 电力集成公司 | 具有脉冲计时模式故障检测和自适应安全运行区运行模式的mosfet驱动器 |
| CN106771947A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 全球能源互联网研究院 | 一种用于igbt浪涌电流的检测电路及其检测方法 |
| CN107807319A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-16 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种绝缘栅双极型晶体管igbt测试电路及方法 |
| CN109212401A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-15 | 东南大学 | 基于热成像技术的半导体雪崩失效分析测试方法及装置 |
| CN109638002A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-16 | 华润微电子（重庆）有限公司 | 一种功率电路模块及电子装置 |
| CN109884492A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-14 | 浙江大学 | 一种功率mosfet器件雪崩耐量的测试装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7355433B2 (en) * | 2005-12-14 | 2008-04-08 | Alpha & Omega Semiconductor, Ltd | Configurations and method for carrying out wafer level unclamped inductive switching (UIS) tests |
| US20130229200A1 (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-05 | Star Technologies, Inc. | Testing apparatus for performing an avalanche test and method thereof |
-
2019
- 2019-07-25 CN CN201910677709.8A patent/CN112363037B/zh active Active
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1461928A (fr) * | 1964-12-28 | 1966-12-09 | Rca Corp | Procédé et dispositif pour le contrôle et l'essai de transistors |
| JPH04313077A (ja) * | 1990-06-22 | 1992-11-05 | Nec Corp | パワーＭＯＳ ＦＥＴの転流ｄｖ／ｄｔ耐量測定装置 |
| JPH09186568A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-07-15 | Texas Instr Deutschland Gmbh | 電気的負荷の電源供給回路に配置されたｍｏｓ電界効果トランジスタを駆動するための回路構造 |
| JP2005017289A (ja) * | 2003-06-06 | 2005-01-20 | Yazaki Corp | スイッチング回路及び電圧計測回路 |
| DE102004059643A1 (de) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Infineon Technologies Ag | Gateansteuerschaltung für einen Leistungstransistor mit isoliertem Gate |
| CN101893677A (zh) * | 2010-07-07 | 2010-11-24 | 佛山市蓝箭电子有限公司 | 三极管在反向偏压安全工作区下的测试装置及测试方法 |
| CN102419413A (zh) * | 2011-08-11 | 2012-04-18 | 杭州士兰微电子股份有限公司 | 功率mosfet器件的雪崩耐量测试电路和方法 |
| CN202330636U (zh) * | 2011-12-01 | 2012-07-11 | 杭州华三通信技术有限公司 | 用于测试mosfet的电路 |
| CN102879726A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 | 一种igbt模块性能检测装置及方法 |
| CN103837731A (zh) * | 2012-11-22 | 2014-06-04 | 富士通株式会社 | 用于测量晶体管的特性的电压检测电路和方法 |
| CN103176117A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-26 | 国网智能电网研究院 | 一种基于半波法的大功率晶闸管关断特性测试装置 |
| CN103592592A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-02-19 | 西安永电电气有限责任公司 | Igbt开关特性测试电路和测试方法 |
| CN203658532U (zh) * | 2014-01-17 | 2014-06-18 | 力博特公司 | 一种功率单板上的开关管测试电路 |
| CN106463948A (zh) * | 2014-06-10 | 2017-02-22 | 电力集成公司 | 具有脉冲计时模式故障检测和自适应安全运行区运行模式的mosfet驱动器 |
| CN105182222A (zh) * | 2014-06-17 | 2015-12-23 | 国家电网公司 | 基于合成回路的晶闸管正向恢复特性测试装置及测试方法 |
| CN104090223A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-08 | 西安芯派电子科技有限公司 | 场效应晶体管soa曲线的验证平台及测试方法 |
| CN205880137U (zh) * | 2016-06-21 | 2017-01-11 | 北京华峰测控技术有限公司 | 一种消除场效应管雪崩测试电感误差电路 |
| CN106771947A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 全球能源互联网研究院 | 一种用于igbt浪涌电流的检测电路及其检测方法 |
| CN107807319A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-16 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种绝缘栅双极型晶体管igbt测试电路及方法 |
| CN109212401A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-15 | 东南大学 | 基于热成像技术的半导体雪崩失效分析测试方法及装置 |
| CN109638002A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-16 | 华润微电子（重庆）有限公司 | 一种功率电路模块及电子装置 |
| CN109884492A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-14 | 浙江大学 | 一种功率mosfet器件雪崩耐量的测试装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1200 V/36 A SiC MOSFET 短路特性的实验研究;魏昌俊;《智能电网》;第5卷(第8期);第765-772页 * |
Also Published As
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