CN112763880A - 重复雪崩耐量测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种重复雪崩耐量测试系统，在对待测器件进行重复雪崩耐量测试时，能够获取重复雪崩耐量测试的相关设定参数以及测试环境参数进行分析，得到在当前设定参数下待测器件的结温参数。之后将结温参数与预设结温阈值进行比较分析，根据比较分析结果判断设定参数是否合理，也即根据比较分析结果输出对应的设定参数合理的信息或调整设定参数的提示信息，最终在接收到开始测试信息时控制脉冲发生装置产生连续脉冲，实现重复雪崩耐量测试。通过上述方案，可以在重复雪崩耐量测试操作中指导用户进行雪崩耐量参数的设置，从而保证用户选取的设置参数满足待测器件的重复雪崩耐量测试需求，进而保证重复雪崩耐量测试结果的准确性。

Description

重复雪崩耐量测试系统

技术领域

本申请涉及可靠性测试技术领域，特别是涉及一种重复雪崩耐量测试系统。

背景技术

随着第三代半导体技术的发展，碳化硅MOSFET器件和二极管以其高频、低功耗、更高功率密度，更低系统成本等优点，在高频开关和汽车电子等特殊环境越来越多的被使用。这些器件驱动感性负载时，会承受非钳位感性开关(Unclamped Inductive Switching，UIS)的能量尖峰。非钳位感性负载下的开关过程通常被认为是MOSFET器件和二极管器件在系统应用中所能遭受的最极端应力情况，因为在回路导通时存储在电感中的能量必须在关断瞬间全部由待测器件释放，同时施加于待测器件的高电压和大电流极易造成器件失效，这种失效带来的损伤通常是不可修复的。因此，雪崩耐量通常是衡量碳化硅待测器件可靠性的一个重要指标。

雪崩耐量测试就是按设定电压、电流、电感条件，模拟器件实际应用关断时产生雪崩的过程，看被测器件是否发生损坏，不能承受这个规定能量的器件就是不合格产品。雪崩耐量测试包括单次脉冲雪崩耐量测试和重复脉冲雪崩耐量测试，单次脉冲雪崩耐量测试设备测量条件包括电感、单次雪崩电流和雪崩过程中供电电压，相比单脉冲测试，重复脉冲的测量条件还包括结温、雪崩脉冲宽度及频率等参数。

虽然碳化硅MOSFET的规格书表中列出了重复雪崩电流和重复雪崩能量，同时标注了测量条件，但通常只有起始温度25℃、最高结温150℃或者175℃以及电感值。要完整评估待测器件的重复雪崩能力，涉及的参数还包括稳态热阻(结-壳热阻或结-环热阻)、工作脉冲占空比、工作频率、雪崩脉冲占空比(或直接给出雪崩脉冲宽度)、偏置电压、瞬态热阻曲线、阻性负载值，这些测试参数选取不同，对重复雪崩耐量测试结果的影响非常大。在实际重复雪崩耐量测试过程中，往往会由于参数选取不合理，严重影响重复雪崩耐量测试结果的准确性，传统的重复雪崩耐量测试操作具有测试可靠性差的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的重复雪崩耐量测试操作测试可靠性差的问题，提供一种雪崩耐量测试系统。

一种重复雪崩耐量测试系统，包括：控制装置、脉冲发生装置和测试主电路，所述控制装置连接所述脉冲发生装置和所述测试主电路，所述脉冲发生装置和所述测试主电路分别连接待测器件，所述控制装置用于获取用于进行重复雪崩耐量测试的设定参数以及测试环境参数进行分析，得到当前设定参数下待测器件的结温参数，并将所述结温参数与预设结温阈值进行比较分析，根据比较分析结果输出设定参数合理的信息或调整设定参数的提示信息，以及当接收到开始测试信息时控制所述脉冲发生装置向待测器件发送连续脉冲，以控制所述待测器件导通或断开；所述测试主电路用于所述待测器件断开时产生感应电压击穿所述待测器件。

在一个实施例中，重复雪崩耐量测试系统还包括恒温箱，所述待测器件放置于所述恒温箱的内部。

在一个实施例中，重复雪崩耐量测试系统还包括环境温度检测器，所述环境温度检测器设置于所述恒温箱的内部，所述环境温度检测器连接所述控制装置。

在一个实施例中，重复雪崩耐量测试系统还包括壳温检测器，所述壳温检测器连接所述控制装置，所述壳温检测器用于检测待测器件的壳温。

在一个实施例中，所述测试主电路包括电源、电容、可调负载和可调电感，所述可调电感的一端连接所述待测器件的第一端，所述可调电感的另一端连接所述可调负载的一端，所述可调负载的另一端连接所述电容的一端和所述电源，所述电容的另一端连接所述电源和所述待测器件的第二端，所述待测器件的控制端连接脉冲发生装置。

在一个实施例中，所述测试主电路的数量为两个或两个以上，各所述测试主电路均对应连接一所述待测器件。

在一个实施例中，所述脉冲发生装置的数量为两个或两个以上，各所述脉冲发生装置均对应连接一所述待测器件。

在一个实施例中，所述脉冲发生装置的数量为一个，各所述待测器件分别连接所述脉冲发生装置。

在一个实施例中，所述控制装置包括上位机和控制器，所述上位机连接所述控制器，所述脉冲发生装置和所述测试主电路分别连接所述控制器。

在一个实施例中，所述上位机为个人计算机。

上述重复雪崩耐量测试系统，在对待测器件进行重复雪崩耐量测试时，能够获取重复雪崩耐量测试的相关设定参数以及测试环境参数进行分析，得到在当前设定参数下待测器件的结温参数。之后将结温参数与预设结温阈值进行比较分析，根据比较分析结果判断设定参数是否合理，也即根据比较分析结果输出对应的设定参数合理的信息或调整设定参数的提示信息，最终在接收到开始测试信息时控制脉冲发生装置产生连续脉冲，实现重复雪崩耐量测试。通过上述方案，可以在重复雪崩耐量测试操作中指导用户进行雪崩耐量参数的设置，从而保证用户选取的设置参数满足待测器件的重复雪崩耐量测试需求，进而保证重复雪崩耐量测试结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为一实施例中重复雪崩耐量测试系统结构示意图；

图2为一实施例中测试主电路结构示意图；

图3为一实施例中重复雪崩波形示意图；

图4为另一实施例中重复雪崩波形示意图；

图5为另一实施例中重复雪崩耐量测试系统结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请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申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种重复雪崩耐量测试系统，包括：控制装置100、脉冲发生装置200和测试主电路300，控制装置100连接脉冲发生装置200和测试主电路300，脉冲发生装置200和测试主电路300分别连接待测器件DUT，控制装置100用于获取用于进行重复雪崩耐量测试的设定参数以及测试环境参数进行分析，得到当前设定参数下待测器件DUT的结温参数，并将结温参数与预设结温阈值进行比较分析，根据比较分析结果输出设定参数合理的信息或调整设定参数的提示信息，以及当接收到开始测试信息时控制脉冲发生装置200向待测器件DUT发送连续脉冲，以控制待测器件DUT导通或断开；测试主电路300用于待测器件DUT断开时产生感应电压击穿待测器件DUT。

具体地，重复雪崩耐量测试即为模拟待测器件DUT承受非钳位感性开关的能量尖峰，对待测器件DUT在极端应力条件下的运行可靠性进行检测验证的方案。当用户有进行重复雪崩耐量测试的需求时，用户首先向控制装置100输入与重复雪崩耐量测试系统相关的设定参数。控制装置100结合其它采集装置采集并发送的测试环境参数与设定参数进行设定参数是否符合测试需求的分析之后，当接收到开始测试信息时，在控制装置100的控制作用下，脉冲发生装置200产生连续脉冲重复控制待测器件DUT导通或断开，并且在待测器件DUT断开的情况下，测试主电路300中会产生感应电动势施加到待测器件DUT，最终使得待测器件DUT击穿，完成重复雪崩耐量测试。

可以理解，测试主电路300的类型并不是唯一的，请结合参阅图2，在一个实施例中，测试主电路300包括电源VDD、电容C、可调负载RL和可调电感L，可调电感L的一端连接待测器件DUT的第一端，可调电感L的另一端连接可调负载RL的一端，可调负载RL的另一端连接电容C的一端和电源VDD，电容C的另一端连接电源VDD和待测器件DUT的第二端，待测器件DUT的控制端连接脉冲发生装置200(图未示)。

通过本实施例的方案，输入待测器件DUT的脉冲信号VGS控制待测器件DUT断开时，由于可调电感L上的电流不能突变，在可调电感L上将会产生感应电动势，该感应电压施加到待测器件DUT之后，将会使得待测器件DUT被击穿。

应当指出的是，设定参数的类型并不是唯一的，在一个实施例中，设定参数包括重复雪崩耐量测试系统的供电电压值(即测试主电路300的电源电压值)、电感值(即测试主电路300的可调电感的电感大小)、负载电阻值(即测试主电路300的可调负载的电阻大小)、工作脉冲占空比(即脉冲发生装置200产生的脉冲信号)、工作频率(即脉冲发生装置200产生的工作频率)、待测器件DUT导通电阻值和待测器件DUT击穿电压值中的至少一种。在一个较为详细的实施例中，设定参数同时包括重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、负载电阻值、工作脉冲占空比、工作频率、待测器件DUT导通电阻值和待测器件DUT击穿电压值。

重复雪崩耐量测试的关键点在于如何确保连续雪崩过程中，结温参数在规定的范围内。因此，在本实施例中，当获取设定参数以及测试环境参数之后，将会根据当前设定参数以及测试环境参数进行分析计算，得到待测器件DUT在当前设定参数下所能达到的结温参数，之后将结温参数与预设结温阈值进行比较分析，判断当前设定参数下所能达到的结温是否会超出预设结温阈值。

应当指出的是，待测器件DUT的类型并不是唯一的，可以是三极管或者金属-氧化物-半导体场效应晶体管等功率器件，进一步地，在一个实施例中，待测器件DUT具体可以是碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)。

设定参数合理即表示结温参数没有超过预设结温阈值，而需要输出调整设定参数的信息即表示此时结温参数超过所允许的预设结温阈值。在根据结温参数与预设结温阈值进行比较分析之后，根据不同的比较分析结果，对应的设定参数是否合理的信息，在设定参数不合理的情况下，以指导用户对设定参数进行调整，使得最终用于重复雪崩耐量测试时的参数满足测试需求，保证测试过程中结温参数始终处于预设结温阈值之内，保证雪崩测试结果的准确性。

应当指出的是，控制装置100接收到开始测试信息的具体情形并不是唯一的。在一个实施例中，可以是控制装置100分析得到测试参数合理时，认为控制装置100接收到开始测试信息，此时将会直接开始进行重复雪崩脉冲测试。在另一个实施例中，可以是当控制装置100分析得到设定参数满足测试需求时输出设定参数合理的信息，在该种情况下用户向控制装置100发送确认指令或者开启指令，接收到确认指令或者开启指令即表示控制装置100接收到开始测试信息。在其它实施例中，还可以是控制装置100输出调整设定参数的提示信息后，用户仍然向控制装置100发送确认指令或者开启指令，此时同样表示控制装置100接收到开始测试信息。

可以理解，在一个实施例中，若用户在接收到调整设定参数的提示信息后对设定参数进行了调整，控制装置100还会根据调整后的设定参数，重新结合调整后的设定参数以及测试环境参数，重新进行设定参数是否合理的分析判断，直至用户向控制装置发送确认指令或者设定参数调整到满足测试需求。

在一个实施例中，结温参数包括峰值结温，控制装置100还用于当峰值结温小于预设结温阈值时，输出设定参数合理的信息；当峰值结温大于或等于预设结温阈值时，输出调整设定参数的提示信息。

峰值结温即为待测器件DUT的结温所能达到的最大值。在该实施例中通过计算得到峰值结温之后，将峰值结温与预设结温阈值进行比较分析，判断该峰值结温是否小于预设结温阈值。若是，则表示峰值结温在所允许达到的结温阈值之内，在当前设定参数下，待测器件DUT的结温并不会超出预设结温阈值，此时设定参数合理，可满足重复雪崩耐量测试的需求，并不会造成重复雪崩耐量测试结果不准确。若否，则表示待测器件DUT所能达到的峰值结温过大，若以该设定参数进行重复雪崩耐量测试，会有待测器件DUT的结温超出预设结温的可能，导致测量结果不准确。因此，在峰值结温大于或等于预设结温阈值时，将会输出调整设定参数的提示信息告知用户，以便于用户结合实际需求选择是否调整设定参数，例如调整设定参数中的供电电压值或者电感值等。

应当指出的是，在一个实施例中，结温参数还包括平均结温，对应的将结温参数与预设结温阈值进行比较分析则包括将平均结温与平均结温相应的预设结温阈值进行比较分析，以及将峰值结温与峰值结温对应的预设结温阈值进行比较分析。在平均结温以及峰值结温均小于对应的预设结温阈值时，表示此时参数设置合理，输出设定参数合理的信息即可，否则设定参数侧不合理，会输出调整设定参数的提示信息。

在一个实施例中，控制装置100还用于当重复雪崩耐量测试系统的负载电阻值不为零时，根据重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、负载电阻值、工作脉冲占空比、工作频率、待测器件DUT导通电阻值、待测器件DUT击穿电压值和测试环境参数进行分析，得到待测器件DUT的峰值结温；当重复雪崩耐量测试系统的负载电阻值为零时，根据重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、工作脉冲占空比、工作频率、待测器件DUT击穿电压值和测试环境参数进行分析，得到待测器件DUT的峰值结温。

具体地，在进行重复雪崩耐量测试时，负载电阻的阻值大小是可以调节的，因此，针对负载电阻阻值是否为零，对应的峰值结温的分析方式也不一致。本实施例给出了负载电阻阻值为零和负载电阻阻值不为零两种重复雪崩脉冲测试实现方案，在负载电阻不为零的时候，需要结合负载电阻阻值以及重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、工作脉冲占空比、工作频率、待测器件DUT导通电阻值和待测器件DUT击穿电压值进行分析，得到对应的峰值结温，而在负载电阻阻值为零的情况下，则只需要结合重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、工作脉冲占空比、工作频率和待测器件DUT击穿电压值进行分析，即可以得到最终峰值结温。

可以理解，在负载电阻阻值不为零的情况下，进行峰值结温分析的具体方式并不是唯一的，在一个实施例中，根据重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、负载电阻值、工作脉冲占空比、工作频率、待测器件DUT导通电阻值、待测器件DUT击穿电压值和测试环境参数进行分析，得到待测器件DUT的峰值结温，包括：根据重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、负载电阻值和待测器件DUT导通电阻值进行分析，得到雪崩电流值；根据雪崩电流值、负载电阻值、供电电压、重复雪崩耐量测试系统的电感值和待测器件DUT击穿电压值进行分析，得到雪崩脉宽；根据雪崩电流值、雪崩脉宽和待测器件DUT击穿电压值进行分析，得到重复雪崩能量值；根据重复雪崩能量值和雪崩脉宽进行分析，得到雪崩功率；根据重复雪崩能量值和重复雪崩耐量测试系统的工作频率进行分析，得到平均雪崩功率；根据重复雪崩耐量测试系统的工作脉冲占空比、雪崩电流值和待测器件DUT导通电阻值进行分析，得到平均导通功率；根据平均雪崩功率、平均导通功率和测试环境参数进行分析，得到平均结温；根据雪崩功率和测试环境参数进行分析，得到结温变化量；根据平均结温和结温变化量得到结温峰值。

具体地，请结合参阅图3，结合如图2所示的测试主电路300的原理图，其中VGS为脉冲信号，IAR为雪崩电流，VDS为图2中可调电感L与待测器件DUT的一端之间的采样电压信号。定义边界条件(t＝0，i(t)＝IL＝IAR)，t＝0即为图3所示雪崩电流值IAR的第一个脉冲结束时刻，推到得到重复雪崩耐量测试过程中电流与相关参数的关系式如下：

其中，i(t)表示时间t时刻的电流，t表示时间，I_AR表示雪崩电流值，R_L表示负载电阻值，L表示电感值，V_DD表示供电电压值，V_AV表示雪崩电压。通常情况下，雪崩电压的

也即雪崩电压通常为击穿电压BVDSS的1.3倍左右，在实际评估过程中，可取1.3倍-1.5倍击穿电压BVDSS大小。在另一个实施例中，为了保证评估的准确性，V_AV的具体大小还可通过单次雪崩进行测量得到。

已知雪崩脉宽(t_av)时刻，电流下降至0，可推导得到雪崩脉宽t_av表达式：

其中，t_av表示脉冲宽度，I_AR表示雪崩电流值，R_L表示负载电阻值，L表示电感值，V_DD表示供电电压值、V_AV表示雪崩电压。传统的雪崩耐量测试中，是无法进行雪崩脉宽的设置得，而若需要进行重复雪崩耐量测试，则需要设置相应的雪崩脉宽，故通过本实施例的方案，给出了雪崩脉宽t_av与其他参数的关系式，使设置该参数成为可能。

应当指出的是，雪崩电流值I_AR的计算方式并不是唯一的，本实施例中由于负载电阻阻值不为零，可结合重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、负载电阻值和待测器件DUT导通电阻值进行分析，得到雪崩电流值。进一步地，在一个较为详细的实施例中，雪崩电流值I_AR的分析方式如下：

其中，I_AR表示雪崩电流值，R_L表示负载电阻值，_DD表示供电电压值，R_DS(_on)表示待测器件DUT导通电阻值。

进一步地，在进行分析计算得到雪崩电流值以及雪崩脉宽之后，可以进一步结合雪崩电流值，雪崩脉宽和雪崩电压(为了便于理解本申请的各个实施例，均以雪崩电压等于1.3倍的击穿电压BVDSS大小)进行分析计算，得到重复雪崩能量值。在一个较为详细的实施例中，重复雪崩能量值的具体计算方式如下：

其中，E_AR表示重复雪崩能量值，I_AR表示雪崩电流值，t_av表示脉冲宽度，V_AV表示雪崩电压，*表示相乘。

在得到雪崩能量值之后，将会进一步结合雪崩能量值进行雪崩功率以及平均雪崩功率的分析计算，在一个较为详细的实施例中，雪崩功率以及平均雪崩功率的计算方式如下：

P_ave＝E_AR*f

其中，P_AV表示雪崩功率，P_ave表示平均雪崩功率，E_AR表示重复雪崩能量值，t_av表示脉冲宽度，f表示重复雪崩耐量测试系统的工作频率，*表示相乘。

在一个实施例中，还可结合重复雪崩耐量测试系统的工作脉冲占空比、雪崩电流值和待测器件DUT导通电阻值进行分析，平均导通功率的计算方式如下：

P_cond＝I_L ²* R_DS(on)*D

其中，P_cond表示平均导通功率，I_L表示流经可调电感的电流值，其大小与雪崩电流值I_AR一致，D表示重复雪崩耐量测试系统的工作脉冲占空比，也即输入待测器件DUT的控制端的脉冲信号的占空比。

在进行重复雪崩耐量测试，向待测器件DUT的控制端重复输入脉冲信号进行通断控制时，其结温将会有一个平均值的增加，此平均值基于平均的功耗，同时伴随着每一个脉冲的峰值温度。故在该实施例中，将会结合平均雪崩功率、平均导通功率和测试环境参数进行分析计算，得到相应的平均结温之后，需要结合雪崩功率和测试环境参数进行分析计算，得到结温变化量，最终根据平均结温和节温变化量才可分析计算得到对应的峰值结温。在一个较为详细的实施例中，峰值结温的计算方式如下：

T_MAX＝T_j-ave+ΔT

其中，T_MAX表示峰值结温，T_j-ave表示平均结温，ΔT表示结温变化量。

应当指出的是，在实际分析操作中，测试环境参数可通过其它设备进行测量，最终发送至执行本申请中雪崩测试参数选取方法的控制装置100或者处理器，最终进行分析计算，即可得到对应高的峰值结温。测试环境参数的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，测试环境参数包括待测器件DUT的稳态热阻、瞬态热阻、待测器件DUT所处环境的环境温度或者待测器件DUT的壳温等。

可以理解，结合测试环境参数进行峰值结温分析计算的方式并不是唯一的，在一个实施例中，测试环境参数包括环境温度、待测器件DUT的稳态结环热阻值和瞬态结环热阻值，控制装置100具体可根据平均雪崩功率、平均导通功率、环境温度和稳态结环热阻值进行分析，得到平均结温；根据雪崩功率和瞬态结环热阻值进行分析，得到结温变化量。

具体地，本实施例采用环境温度来进行平均结温的计算，对应的待测器件DUT的稳态热阻采用稳态结环热阻，瞬态热阻采用瞬态结环热阻。平均结温的具体计算方式如下：

T_j-ave＝(P_ave+P_cond)R_ja+T_a

其中，T_j-ave表示平均结温，R_ja表示稳态结环热阻值，P_ave表示平均雪崩功率，P_cond表示平均导通功率，T_a表示环境温度。稳态结环热阻值R_ja以及环境温度T_a均可通过其它设备进行测量后发送至执行本申请中雪崩测试参数选取方法的控制装置100或者处理器。

进一步地，结温变化量的计算方式如下：ΔT＝P_AVZ_ja，其中，ΔT表示节温变化量，P_AV表示雪崩功率，Z_ja表示瞬态结环热阻值。Z_ja为t_av脉宽下的瞬态结环热阻值，具体可通过测量设备进行热阻抗测量之后，推导瞬态热阻曲线，根据t_av选取对应的瞬态结环热阻值。

在另一个实施例中，测试环境参数包括平均壳温、待测器件DUT的稳态结壳热阻值和瞬态结壳热阻值，控制装置100还可根据平均雪崩功率、平均导通功率、平均壳温和稳态结壳热阻值进行分析，得到平均结温；根据雪崩功率和瞬态结壳热阻值进行分析，得到结温变化量。

具体地，本实施例采用待测器件DUT的壳体的温度(也即平均壳温)来进行平均结温的计算，对应的待测器件DUT的稳态热阻采用稳态结壳热阻，瞬态热阻采用瞬态结壳热阻。平均结温的具体计算方式如下：

T_j-ave＝(P_ave+P_cond)R_jc+T_c

其中，T_j-ave表示平均结温，R_jc表示稳态结壳热阻值，P_ave表示平均雪崩功率，P_cond表示平均导通功率，T_c表示平均壳温。稳态结壳热阻值R_jc以及平均壳温T_c均可通过其它设备进行测量后发送至执行本申请中雪崩测试参数选取方法的控制装置100或者处理器。

进一步地，结温变化量的计算方式如下：ΔT＝P_AVZ_jc，其中，ΔT表示节温变化量，P_AV表示雪崩功率，Z_jc表示瞬态结壳热阻值。Z_jc为t_av脉宽下的瞬态结壳热阻值，具体可通过测量设备进行热阻抗测量之后，推导瞬态热阻曲线，根据t_av选取对应的瞬态结壳热阻值。

在一个实施例中，根据重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、负载电阻值、工作脉冲占空比、工作频率、待测器件DUT导通电阻值、待测器件DUT击穿电压值和测试环境参数进行分析，得到待测器件DUT的峰值结温，包括：根据重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、工作脉冲占空比和工作频率进行分析，得到雪崩电流值；根据雪崩电流值、电感值、供电电压和待测器件DUT击穿电压值进行分析，得到雪崩脉宽；根据雪崩电流值、电感值、供电电压和待测器件DUT击穿电压值进行分析，得到重复雪崩能量值；根据重复雪崩能量值和雪崩脉宽进行分析，得到雪崩功率；根据重复雪崩能量值和工作频率进行分析，得到平均雪崩功率；根据平均雪崩功率和测试环境参数进行分析，得到平均结温；根据雪崩功率和测试环境参数进行分析，得到结温变化量；根据平均结温和结温变化量得到结温峰值。

具体地，请结合参阅图4，其中VGS为脉冲信号，IAR为雪崩电流，VDS为图2中可调电感L与待测器件DUT的一端之间的采样电压信号。已知雪崩脉宽(t_av)时刻，电流下降至0，推导雪崩脉宽t_av表达式为：

其中，t_av表示雪崩脉宽，I_AR表示雪崩电流值，L表示电感值，V_DD表示供电电压值、V_AV表示雪崩电压。通常情况下，雪崩电压的

也即雪崩电压通常为击穿电压BVDSS的1.3倍左右，在实际评估过程中，可取1.3倍-1.5倍击穿电压BVDSS大小。在另一个实施例中，为了保证评估的准确性，V_AV的具体大小还可通过单次雪崩进行测量得到。传统的雪崩耐量测试中，是无法进行雪崩脉宽的设置得，而若需要进行重复雪崩耐量测试，则需要设置相应的雪崩脉宽，故通过本实施例的方案，给出了雪崩脉宽t_av与其他参数的关系式，使设置该参数成为可能。

应当指出的是，雪崩电流值I_AR的计算方式并不是唯一的，本实施例中由于负载电阻阻值为零，此时可结合重复雪崩耐量测试系统的供电电压值、电感值、工作脉冲占空比和工作频率进行分析计算，得到对应的雪崩电流值。在一个较为详细的实施例中，雪崩电流值可通过下述方式进行分析计算：

其中，I_AR表示雪崩电流值，表示电感值，V_DD表示供电电压值，D表示重复雪崩耐量测试系统的工作脉冲占空比，也即输入待测器件DUT的控制端的脉冲信号的占空比，f表示重复雪崩耐量测试系统的工作频率，*表示相乘。

进一步地，在进行分析计算得到雪崩电流值以及雪崩脉宽之后，可以进一步结合雪崩电流值、电感值、、供电电压和雪崩电压(为了便于理解本申请的各个实施例，均以雪崩电压等于1.3倍的击穿电压BVDSS大小)进行分析计算，得到重复雪崩能量值。在一个较为详细的实施例中，重复雪崩能量值的具体计算方式如下：

其中，E_AR表示重复雪崩能量值，I_AR表示雪崩电流值，t_av表示脉冲宽度，V_AV表示雪崩电压，*表示相乘。

在得到雪崩能量值之后，将会进一步结合雪崩能量值进行雪崩功率以及平均雪崩功率的分析计算，在一个较为详细的实施例中，雪崩功率以及平均雪崩功率的计算方式如下：

P_ave＝E_AR*f

其中，P_AV表示雪崩功率，P_ave表示平均雪崩功率，E_AR表示重复雪崩能量值，t_av表示脉冲宽度，f表示重复雪崩耐量测试系统的工作频率，*表示相乘。

在进行重复雪崩耐量测试，向待测器件DUT的控制端重复输入脉冲信号进行通断控制时，其结温将会有一个平均值的增加，此平均值基于平均的功耗，同时伴随着每一个脉冲的峰值温度。故在该实施例中，将会结合平均雪崩功率、平均导通功率和测试环境参数进行分析计算，得到相应的平均结温之后，需要结合雪崩功率和测试环境参数进行分析计算，得到结温变化量，最终根据平均结温和节温变化量才可分析计算得到对应的峰值结温。在一个较为详细的实施例中，峰值结温的计算方式如下：

T_MAX＝T_j-ave+ΔT

其中，T_MAX表示峰值结温，T_j-ave表示平均结温，ΔT表示结温变化量。

应当指出的是，在实际分析操作中，测试环境参数可通过其它设备进行测量，最终发送至执行本申请中雪崩测试参数选取方法的控制装置100或者处理器，最终进行分析计算，即可得到对应高的峰值结温。测试环境参数的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，测试环境参数包括待测器件DUT的稳态热阻、瞬态热阻、待测器件DUT所处环境的环境温度或者待测器件DUT的壳温等。

在一个实施例中，测试环境参数包括环境温度、待测器件DUT的稳态结环热阻值和瞬态结环热阻值，控制装置100具体可根据平均雪崩功率、环境温度和稳态结环热阻值进行分析，得到平均结温。根据雪崩功率和瞬态结环热阻值进行分析，得到结温变化量。

具体地，本实施例采用环境温度来进行平均结温的计算，对应的待测器件DUT的稳态热阻采用稳态结环热阻，瞬态热阻采用瞬态结环热阻。平均结温的具体计算方式如下：

T_j-ave＝P_aveR_ja+T_a

其中，T_j-ave表示平均结温，R_ja表示稳态结环热阻值，P_ave表示平均雪崩功率，T_a表示环境温度。稳态结环热阻值R_ja以及环境温度T_a均可通过其它设备进行测量后发送至执行本申请中雪崩测试参数选取方法的控制装置100或者处理器。

进一步地，结温变化量的计算方式如下：ΔT＝P_AVZ_ja，其中，ΔT表示节温变化量，P_AV表示雪崩功率，Z_ja表示瞬态结环热阻值。Z_ja为t_av脉宽下的瞬态结环热阻值，具体可通过测量设备进行热阻抗测量之后，推导瞬态热阻曲线，根据t_av选取对应的瞬态结环热阻值。

在另一个实施例中，测试环境参数包括平均壳温、待测器件DUT的稳态结壳热阻值和瞬态结壳热阻值，控制装置100还可根据平均雪崩功率、平均壳温和稳态结壳热阻值进行分析，得到平均结温；根据雪崩功率和瞬态结壳热阻值进行分析，得到结温变化量。

具体地，本实施例采用待测器件DUT的壳体的温度(也即平均壳温)来进行平均结温的计算，对应的待测器件DUT的稳态热阻采用稳态结壳热阻，瞬态热阻采用瞬态结壳热阻。平均结温的具体计算方式如下：

T_j-ave＝P_aveR_jc+T_c

其中，T_j-ave表示平均结温，R_jc表示稳态结壳热阻值，P_ave表示平均雪崩功率，_c表示平均壳温。稳态结壳热阻值R_jc以及平均壳温T_c均可通过其它设备进行测量后发送至执行本申请中雪崩测试参数选取方法的控制装置100或者处理器。

进一步地，结温变化量的计算方式如下：ΔT＝P_AVZ_jc，其中，ΔT表示节温变化量，P_AV表示雪崩功率，Z_jc表示瞬态结壳热阻值。Z_jc为t_av脉宽下的瞬态结壳热阻值，具体可通过测量设备进行热阻抗测量之后，推导瞬态热阻曲线，根据t_av选取对应的瞬态结壳热阻值。

为了便于理解本申请的各个实施例，下面结合详细实施例对本申请进行解释说明。在一个较为详细的实施例中，负载电阻值为零，设定预设结温阈值T_jmax＝150℃，R_ja＝0.2℃/W，BVDSS＝100V，待测器件DUT控制端脉冲频率f＝100kHz，占空比D＝0.5，环境温度T_a＝25℃，电感值L＝10μH，供电电压V_DD＝50V，验证以上重复雪崩耐量测试参数是否满足最高结温限制。

根据

进行分析计算得到I_AR＝25A，取V_AV＝1.3BVDSS＝130(以实测值为准，这里为了计算近似取值)，将I_AR带入式

求解t_avv＝3.125μs；根据式

计算E_AR＝5.078mJ；代入已知参数，

和P_ave＝E_AR*f，求解P_AV＝1625W，P_ave＝570.8W；根据T_j-ave＝P_aveR_ja+T_a，计算平均结温T_j-ave＝139.16℃小于设定的结温阈值T_jmax，进一步可计算出峰值结温T_MAX＝175℃。

由以上示例可知，用户选取的设定参数虽然可以确保平均结温不超过预设结温阈值，但峰值结温已经超过了预设结温阈值，此时会输出调整设定该参数的提示信息。此时用户可以根据实际情况，比如测试严苛程度，评估此测试参数选取是否合理，是否需要调整测试参数，如是否需要调整VDD和电感L等。

请结合参阅图5，在一个实施例中，重复雪崩耐量测试系统还包括恒温箱500，待测器件DUT放置于恒温箱500的内部。

具体地，恒温箱500即为能够通过温度调节维持内部环境处于恒定温度的装置。本实施例将待测器件DUT放置于恒温箱500的内部进行重复雪崩耐量测试，以保证测试环境的温度恒定，进而提高待测器件DUT重复雪崩耐量测试的测试结果准确性。

进一步地，在一个实施例中，请结合参阅图5，重复雪崩耐量测试系统还包括环境温度检测器510，环境温度检测器510设置于恒温箱500的内部，环境温度检测器510连接控制装置100(图未示)。

具体地，本实施例通过在恒温箱500的内部设置环境温度检测器510进行恒温箱500内部环境温度的采集、监测操作，并可将采集得到的环境温度发送至控制装置100进行进一步的分析处理。

应当指出的是，环境温度检测器510的设置位置和具体类型均不是唯一的，只要是能够实现恒温箱500内部环境温度监测均可。例如，在一个实施例中，环境温度检测器510可以为温度传感器或者热电偶等。其与控制装置100连接，能够实时将恒温箱500内的环境温度采集并发送至控制装置100，以便于控制装置100对恒温箱500进行恒温反馈调节，或者是结合接收的环境温度进行对应的平均结温分析计算。而环境温度检测器510具体可设置于恒温箱500的内壁的任意位置，具体可由用户结合具体情况进行选择。

进一步地，请结合参阅图5，在一个实施例中，重复雪崩耐量测试系统还包括壳温检测器520，壳温检测器520连接控制装置100(图未示)，壳温检测器520用于检测待测器件DUT的壳温。

具体地，如上述实施例所示，在进行平均结温分析计算时，即可以通过环境温度来进行推算，还可以通过平均壳温进行分析计算。故在该实施例中设置壳温检测器520来进行待测器件DUT的壳体温度采集，实时将采集得到的壳体温度数据发送至控制装置100进行分析，即可以得到对应的平均壳温。同时，控制装置100接收壳体温度之后，还可以将壳体温度告知用户，以实现对壳温温度的监测操作。

同样的，壳温检测器520的具体类型并不是唯一的，只要是能够实现待测器件DUT的壳体温度的监测均可。例如，在一个实施例中，壳温检测器520可以为温度传感器或者热电偶等。

在一个实施例中，测试主电路300的数量为两个或两个以上，各测试主电路300均对应连接一待测器件DUT。

具体地，在该实施例中，测试主电路300设置两个或两个以上，且每一个测试主电路300均连接有一个待测器件DUT，每一测试主电路300均可实现与之相连的待测器件DUT的重复雪崩耐量测试，进而有效提高重复雪崩耐量测试的效率。

进一步地，在一个实施例中，脉冲发生装置200的数量为两个或两个以上，各脉冲发生装置200分别连接待测器件DUT。

具体地，本实施例中，用于重复雪崩耐量测试的每一待测器件DUT分别连接有一个脉冲发生装置200，可实现各个待测器件DUT的分别测试。还可针对待测器件DUT的不同，分别输入不同的连续脉冲来进行待测器件DUT的通断控制，同时测试不同类型的待测器件DUT，具有较好的测试灵活性。

更进一步地，在一个实施例中，脉冲发生装置200的数量为一个，各待测器件DUT分别连接脉冲发生装置200。

具体地，本实施例中，用于重复雪崩耐量测试的各个待测器件DUT均通过相同高的连续脉冲发生装置200输入连续脉冲，可同时实现多个相同类型的待测器件DUT的同时测试操作，具有较高的测试效率。

应当指出的是，控制装置100的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，控制装置100包括上位机和控制器，上位机连接控制器，脉冲发生装置200和测试主电路300分别连接控制器。

具体地，本实施例中通过上位机来实现上述获取用于进行重复雪崩耐量测试的设定参数进行分析，最终对测试参数是否合理的分析判断的方案，上位机测试软件可由labview等软件编辑，测试软件包含测试参数设置界面，如L、R_L，T_a，T_c，D，f，V_DD，T_jmax，R_ja，R_jc，t_av，瞬态热阻曲线等，软件底层嵌入matlab等这类数据处理软件，只需要输入要求的测试参数，底层程序自动演算，得到其他相关测试参加，指导重复脉冲的测试参数选取是否合理。

而控制器则用来监测测试主回路的电流，在监测到测试主回路电流异常时，发出相关指令，切断测试主回路。可以理解，在一个实施例中，测试主回路还设置有可控开关，用以实现测试主回路的保护功能，在控制器监测到测试主回路电流异常时，控制器能够通过可控开关及时切断测试主回路，停止对待测器件DUT施加电压。同时，控制器还负责执行上位机传输的指令，控制脉冲发生装置200来进行连续脉冲的产生操作。

可以理解，上位机的具体类型并不是唯一的，在一个实施例中，上位机为个人计算机(Personal Computer，PC)。在其他实施例中，上位机还可以采用工业控制计算机(Industrial Control Computer)等来实现。

上述重复雪崩耐量测试系统，在对待测器件进行重复雪崩耐量测试时，能够获取重复雪崩耐量测试的相关设定参数以及测试环境参数进行分析，得到在当前设定参数下待测器件的结温参数。之后将结温参数与预设结温阈值进行比较分析，根据比较分析结果判断设定参数是否合理，也即根据比较分析结果输出对应的设定参数合理的信息或调整设定参数的提示信息，最终在接收到开始测试信息时控制脉冲发生装置产生连续脉冲，实现重复雪崩耐量测试。通过上述方案，可以在重复雪崩耐量测试操作中指导用户进行雪崩耐量参数的设置，从而保证用户选取的设置参数满足待测器件的重复雪崩耐量测试需求，进而保证重复雪崩耐量测试结果的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，包括：控制装置、脉冲发生装置和测试主电路，所述控制装置连接所述脉冲发生装置和所述测试主电路，所述脉冲发生装置和所述测试主电路分别连接待测器件，

所述控制装置用于获取用于进行重复雪崩耐量测试的设定参数以及测试环境参数进行分析，得到当前设定参数下待测器件的结温参数，并将所述结温参数与预设结温阈值进行比较分析，根据比较分析结果输出设定参数合理的信息或调整设定参数的提示信息，以及当接收到开始测试信息时控制所述脉冲发生装置向待测器件发送连续脉冲，以控制所述待测器件导通或断开；所述测试主电路用于所述待测器件断开时产生感应电压击穿所述待测器件。

2.根据权利要求1所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，还包括恒温箱，所述待测器件放置于所述恒温箱的内部。

3.根据权利要求2所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，还包括环境温度检测器，所述环境温度检测器设置于所述恒温箱的内部，所述环境温度检测器连接所述控制装置。

4.根据权利要求2所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，还包括壳温检测器，所述壳温检测器连接所述控制装置，所述壳温检测器用于检测待测器件的壳温。

5.根据权利要求1所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，所述测试主电路包括电源、电容、可调负载和可调电感，所述可调电感的一端连接所述待测器件的第一端，所述可调电感的另一端连接所述可调负载的一端，所述可调负载的另一端连接所述电容的一端和所述电源，所述电容的另一端连接所述电源和所述待测器件的第二端，所述待测器件的控制端连接脉冲发生装置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，所述测试主电路的数量为两个或两个以上，各所述测试主电路均对应连接一所述待测器件。

7.根据权利要求6所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，所述脉冲发生装置的数量为两个或两个以上，各所述脉冲发生装置均对应连接一所述待测器件。

8.根据权利要求6所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，所述脉冲发生装置的数量为一个，各所述待测器件分别连接所述脉冲发生装置。

9.根据权利要求1所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，所述控制装置包括上位机和控制器，所述上位机连接所述控制器，所述脉冲发生装置和所述测试主电路分别连接所述控制器。

10.根据权利要求9所述的重复雪崩耐量测试系统，其特征在于，所述上位机为个人计算机。

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