CN115825803A - 一种半导体漏电流及耐压测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体漏电流及耐压测试装置及方法，包括：上位机、主控板、数模转换电路、反馈控制回路、开关控制回路和升压电路。上位机设置控制参数并传给主控板；主控板接收控制参数传给数模转换电路，接收开关控制回路测试结果传给上位机；对控制参数进行数模转换得到参考信号传给反馈控制回路，并与开关控制回路采样漏电流、反馈电压构成控制信号控制开关通断，调节输出电压或漏电流到预设目标值给半导体进行漏电流测试；升压电路将交流电转为预设高压给开关控制回路供电。本发明提供的漏电流测试兼顾电压和电流，实现了自动化测试；采用变压器串联方式升压整流到10KV，测试设备体积小，满足耐压测试需求，测试效率高。

Description

一种半导体漏电流及耐压测试装置及方法

技术领域

本发明涉及自动测试设备技术领域，涉及一种半导体漏电流及耐压测试装置及方法。

背景技术

当前，在自动测试设备ATE中，半导体器件工作的电压越来越高，随之要求测试其耐压及漏电流的要求也越来越高。传统的漏电流测试，有的是通过隔离运放或高精度电流表去测试漏极，有的是通过市电220V工频变压器升压，初级调压，再次级通过检测电阻从而检测漏电流。然而，对于精度敏感的ATE设备，对电压和电流都有测试要求，传统设计通过施加电压测漏电流的方式难以满足高精度测试需求。其次，传统设计中，测试电源大多使用工频变压器进行升压，对于工作在高压环境的半导体，体积比较大，难以符合现有的测试设备体积小的要求。此外，现有的测试设备不能自由设置所需要的输出电压和电流且难以满足高精度的测试要求。

发明内容

因此，本发明提供了一种半导体漏电流及耐压测试装置及方法，该装置的漏电流测试兼顾电压和电流测试，可以自由设置电压和电流，实现自动化测试；其次，升压电路采用变压器串联方式升压整流到10KV的高压，不仅实现测试设备体积小型化，还能满足半导体器件对耐压测试的需求，实现了高速稳定输出的功能，极大的提高了测试效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种半导体漏电流及耐压测试装置，包括：

上位机、主控板、数模转换电路、反馈控制回路、开关控制回路和升压电路；

所述上位机，用于设置控制参数，基于总线与所述主控板进行通信，将所述控制参数发送至所述主控板以及显示测试结果，所述控制参数包括：预设输出电压或预设输出漏电流；

所述主控板，用于接收所述上位机发送的控制参数并传递给所述数模转换电路，及接收所述开关控制回路的采样漏电流和采样电压并传递给所述上位机；

所述数模转换电路，包括两路通路，对所述控制参数进行转换，得到参考信号并传给所述反馈控制回路，所述参考信号包括：参考电压和参考漏电流；

所述反馈控制回路，基于所述数模转换电路发送的参考电压和参考漏电流以及所述开关控制回路反馈的采样漏电流和反馈电压生成控制信号，并发送给所述开关控制回路；

所述开关控制回路，基于所述控制信号控制开关回路中开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流，达到预设输出电压或预设输出漏电流，传给待测半导体器件，以及获取采样漏电流和反馈电压并传给所述反馈控制回路，获取采样漏电流和采样电压进行处理后传给所述主控板；

所述升压电路，将交流电转换为预设高压，给所述开关控制回路提供输出电压源。

可选地，所述反馈控制回路，包括：电压控制单元、电流控制单元和二极管平衡桥单元；

所述电压控制单元，用于调节参考电压的恒定输出；

所述电流控制单元，用于调节参考漏电流的恒定输出；

所述二极管平衡桥单元，用于选择电压控制单元或电流控制单元的控制形成控制信号。

可选地，所述开关控制回路，包括：控制开关单元、开关单元、电压采样单元和漏电流采样单元；

所述控制开关单元，用于控制开关回路中开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流的大小；

所述开关单元，用于对开关控制回路的输出电压源进行开关调节，输出电压和漏电流；

所述电压采样单元，用于获取待测半导体器件的采样电压；

所述漏电流采样单元，用于获取待测半导体器件的采样漏电流。

可选地，所述反馈电压，对所述开关单元的输出电压采样得到。

可选地，所述电压采样单元，包括：运算放大器和电阻，对所述反馈电压经过运算放大器变成低压信号，得到所述采样电压。

可选地，所述漏电流采样单元，包括：运算放大器和电阻，将所述反馈电压传给待测半导体器件后的漏电流，经过运算放大器变成低压信号，得到所述采样漏电流。

可选地，所述开关控制回路对采样漏电流和采样电压的处理为格式转换，用于转换为所述主控板可以处理的格式。

可选地，所述测试结果包括：预设输出电压下待测半导体器件实际的采样漏电流、待测半导体器件基于预设输出漏电流下实际的采样电压、待测半导体器件是否正常以及后续存放分箱的信息指示。

可选地，所述预设高压为10KV直流电。

第二方面，本发明实施例提供一种半导体漏电流及耐压测试方法，所述测试方法基于第一方面实施例所述的半导体漏电流及耐压测试装置进行测试，包括：

启动测试装置，初始化后将待测半导体器件与测试装置建立连接；

上位机设置控制参数并将其传递给主控板，所述主控板根据所述控制参数对待测半导体器件进行测试，得到测试结果，并将所述测试结果传递给所述上位机，其中，所述控制参数包括：预设输出电压或预设输出漏电流，当所述控制参数为预设输出电压时，对待测半导体器件进行漏电流测试，得到基于预设输出电压下的待测半导体器件实际的采样漏电流，当所述控制参数为预设输出漏电流时，对待测半导体器件进行基于该漏电流下的电压测试，得到基于预设输出漏电流下的待测半导体器件实际的采样电压；

所述上位机对所述测试结果进行显示。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供一种半导体漏电流及耐压测试装置及方法，包括：上位机、主控板、数模转换电路、反馈控制回路、开关控制回路和升压电路。上位机设置控制参数并发给主控板；主控板接收控制参数并传给数模转换电路，接收开关控制回路的采样漏电流和采样电压并传给上位机；数模转换电路，对控制参数进行转换，得到参考信号并传给反馈控制回路；反馈控制回路基于参考电压、参考漏电流、开关控制回路反馈的采样漏电流和反馈电压生成控制信号，并发给开关控制回路，用于控制开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流，达到预设输出值，传给待测半导体器件进行漏电流测试；升压电路，将交流电转换为预设高压，给开关控制回路供电。通过本发明，半导体器件漏电流测试兼顾电压和电流，可以自由设置电压和电流，实现自动化测试；其次，采用变压器串联方式升压整流到10KV的高压，不仅实现测试设备体积小型化，还能满足半导体器件对耐压测试的需求，实现了高速稳定输出的功能，极大的提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置组成图；

图2本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置的反馈控制回路的电路结构示意图；

图3本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置的开关控制回路的电路结构示意图；

图4本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置的升压电路的电路结构示意图；

图5本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种半导体漏电流及耐压测试装置，如图1所示，包括：上位机、主控板、数模转换电路、反馈控制回路、开关控制回路和升压电路。

本实施例中上位机，用于设置控制参数，基于总线与主控板进行通信，将所述控制参数发送至所述主控板以及显示测试结果。

一具体实施例中，采用PCIe总线连接上位机和主控板，用于实现通信。以上仅做举例说明，不以此为限。

一具体实施例中，控制参数包括：预设输出电压或预设输出漏电流，以及对应预设输出漏电流的最大电压。具体地，通过预设输出电压，测试待测半导体器件实际的漏电流；通过预设输出漏电流，测试待测半导体器件基于预设输出漏电流下实际的电压，实现漏电流测试的电压和电流测试。然而，预设输出漏电流的测试过程中，当未达到预设的输出漏电流时，此时待测半导体器件的实际电压可能已经很大，超过该器件的耐压值，导致器件损坏。通过设置预设输出漏电流下最大电压，用于防止漏电流增大过程器件的实际电压超过耐压值而损坏的情况出现。

本实施例中主控板，用于接收所述上位机发送的控制参数并传递给所述数模转换电路，以及接收所述开关控制回路的采样漏电流Isence和采样电压Vsence并传递给所述上位机。

本实施例中上位机显示的测试结果包括：预设输出电压下待测半导体器件实际的采样漏电流Isence、待测半导体器件基于预设输出漏电流下实际的采样电压Vsence、待测半导体器件是否正常以及后续存放分箱的信息指示。

本实施例中数模转换电路，包括两路通路，对所述控制参数进行转换，得到参考信号并传给所述反馈控制回路，所述参考信号包括：参考电压Vref和参考漏电流Iref。

本实施例中反馈控制回路，基于所述数模转换电路发送的参考电压Vref和参考漏电流Iref以及所述开关控制回路反馈的采样漏电流Isence和反馈电压HVout生成控制信号Ctr，并发送给所述开关控制回路。

本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置的反馈控制回路，包括：电压控制单元、电流控制单元和二极管平衡桥单元。所述电压控制单元，用于调节参考电压的恒定输出。所述电流控制单元，用于调节参考漏电流的恒定输出。所述二极管平衡桥单元，用于选择电压控制单元或电流控制单元的控制形成控制信号。

在一具体实施例中，反馈控制回路的电路结构示意图，如图2所示，二极管平衡桥单元包括：二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4。二极管平衡桥电流关系：IVCCS2=Id1+Id3，IVCCS3=Id2+Id4，IVCCS2=IVCCS3，当Id1变小时，Id3变大；同理Id2和Id4一样，其中，IVCCS为电压控制电流源，Id为电流。二极管平衡桥电压关系：当二极管D1和二极管D2间电压抬高，控制信号Ctr有输出电压。当二极管D1和二极管D2间电压拉低，控制信号Ctr没有输出。具体地，电压控制单元和电流控制单元是相辅相成的，根据反馈电压HVout和采样漏电流Isence判断，当反馈电压HVout未达到预设输出电压值时，电流控制单元控制形成控制信号Ctr；当反馈电压HVout达到预设输出电压值时，电压控制单元控制形成控制信号Ctr。

一具体实施例中，当反馈电压HVout低于预设输出电压值时，此时电流控制单元工作。具体地，数模转换电路输出参考漏电流Iref控制电压控制电流源IVCCS2和电压控制电流源IVCCS3流过一样的电流，从上往下流，控制信号Ctr没有电压输出。当采样漏电流Isence超过预设输出漏电流时，通过运算放大器U8跟随电压去控制电压控制电流源IVCCS6，打破电压控制电流源IVCCS2和电压控制电流源IVCCS3电流平衡，从而控制信号Ctr输出电压去控制开关电路，调节输出电流达到预设电流值。

当反馈电压HVout达到预设输出电压值时，此时电压控制单元工作。具体地，数模转换电路输出参考电压Vref，经过运算放大器U4进行电压-电流转换，电流从电阻R20流进运算放大器U4的输出。如果反馈电压HVout经过电阻R21的电流刚好等于流进运算放大器U4的电流，那运算放大器U5没有电压输出，控制信号Ctr没有电压输出。如果反馈电压HVout经过电阻R21的电流不等于流进运算放大器U4电流，即反馈电压HVout达到预设输出电压值，在电阻R19上有电压，从而运算放大器U5跟随电压输出给控制信号Ctr，控制信号Ctr控制开关电路，调节输出电压达到预设电压值。

本实施例中开关控制回路，基于所述控制信号Ctr控制开关回路中开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流，达到预设输出电压或预设输出漏电流，传给待测半导体器件，以及获取采样漏电流Isence和反馈电压HVout并传给所述反馈控制回路，获取采样漏电流Isence和采样电压Vsence进行处理后传给所述主控板。

本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置的开关控制回路，包括：控制开关单元、开关单元、电压采样单元和漏电流采样单元。所述控制开关单元，用于控制开关回路中开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流的大小。所述开关单元，用于对开关控制回路的输出电压源进行开关调节，输出电压和漏电流。所述电压采样单元，用于获取待测半导体器件的采样电压Vsence，包括：运算放大器和电阻，对所述反馈电压HVout经过运算放大器变成低压信号，得到所述采样电压Vsence。所述漏电流采样单元，用于获取待测半导体器件的采样漏电流Isence，包括：运算放大器和电阻，将所述反馈电压HVout传给待测半导体器件后的漏电流，经过运算放大器变成低压信号，得到所述采样漏电流Isence。

在一具体实施例中，开关控制回路的电路结构示意图，如图3所示，基于所述反馈控制回路的控制信号Ctr控制开关回路中开关Q4和开关Q5的通断。具体地，电阻R39电压升高，经过反相运算放大器U11去控制电压控制电流源IVCCS5进而控制开关Q4和开关Q5的通断。把电压+HV经过电阻R28限流输出到待测半导体器件DUT。运算放大器U9和电阻R33及电阻R34组成电压采样单元对待测半导体器件DUT进行电压采样及反馈；运算放大器U10和电阻R32、电阻R35、电阻R36、电阻R37及电阻R38组成漏电流采样单元对待测半导体器件DUT进行漏电流采样及反馈。整个开关电路可以分别控制输出电压或输出漏电流，从而实现半导体器件兼顾电压和电流的漏电流测试，得到基于预设输出电压下的待测半导体器件实际的采样漏电流Isence，或得到基于预设输出漏电流下的待测半导体器件实际的采样电压Vsence。

本实施例中开关控制回路对采样漏电流Isence和采样电压Vsence的处理为格式转换，用于转换为所述主控板可以处理的格式。一具体实施例中，采样漏电流Isence和采样电压Vsence经过模数转换成数字，并传给所述主控板。

本发明实施例中提供的半导体漏电流及耐压测试装置的升压电路，用于将交流电转换为预设高压，给所述开关控制回路提供输出电压源。

在一具体实施例中，升压电路的电路结构示意图，如图4所示，线性中频逆变器V1通过变压器T1、变压器T2、变压器T3和变压器T4升压后串联整流输出高压+HV，该升压电路具有体积小的优势。一具体实施例中，输出高压+HV为预设高压，预设高压为10KV直流电。该升压电路实现了高精度稳定输出的功能，能够满足半导体器件越来越高测试电压的需求。

实施例2

本发明实施例提供一种半导体漏电流及耐压测试方法，如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S1：启动测试装置，初始化后将待测半导体器件与测试装置建立连接。

步骤S2：上位机设置控制参数并将其传递给主控板，所述主控板根据所述控制参数对待测半导体器件进行测试，得到测试结果，并将所述测试结果传递给所述上位机，其中，所述控制参数包括：预设输出电压或预设输出漏电流，当所述控制参数为预设输出电压时，对待测半导体器件进行漏电流测试，得到基于预设输出电压下的待测半导体器件实际的采样漏电流，当所述控制参数为预设输出漏电流时，对待测半导体器件进行基于该漏电流下的电压测试，得到基于预设输出漏电流下的待测半导体器件实际的采样电压。

步骤S3：所述上位机对所述测试结果进行显示。

本发明提供的半导体漏电流及耐压测试方法，漏电流测试兼顾电压和电流测试，可以自由设置电压和电流，实现装置的自动化测试；其次，升压电路采用变压器串联方式升压整流到10KV的高压，不仅实现测试设备体积小型化，还满足半导体器件对耐压测试的需求，极大提高了测试效率。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，包括：

上位机、主控板、数模转换电路、反馈控制回路、开关控制回路和升压电路；

所述上位机，用于设置控制参数，基于总线与所述主控板进行通信，将所述控制参数发送至所述主控板以及显示测试结果，所述控制参数包括：预设输出电压或预设输出漏电流；

所述主控板，用于接收所述上位机发送的控制参数并传递给所述数模转换电路，及接收所述开关控制回路的采样漏电流和采样电压并传递给所述上位机；

所述数模转换电路，包括两路通路，对所述控制参数进行转换，得到参考信号并传给所述反馈控制回路，所述参考信号包括：参考电压和参考漏电流；

所述反馈控制回路，基于所述数模转换电路发送的参考电压和参考漏电流以及所述开关控制回路反馈的采样漏电流和反馈电压生成控制信号，并发送给所述开关控制回路；

所述开关控制回路，基于所述控制信号控制开关回路中开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流，达到预设输出电压或预设输出漏电流，传给待测半导体器件，以及获取采样漏电流和反馈电压并传给所述反馈控制回路，获取采样漏电流和采样电压进行处理后传给所述主控板；

所述升压电路，将交流电转换为预设高压，给所述开关控制回路提供输出电压源。

2.根据权利要求1所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述反馈控制回路，包括：电压控制单元、电流控制单元和二极管平衡桥单元；

所述电压控制单元，用于调节参考电压的恒定输出；

所述电流控制单元，用于调节参考漏电流的恒定输出；

所述二极管平衡桥单元，用于选择电压控制单元或电流控制单元的控制形成控制信号。

3.根据权利要求1所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述开关控制回路，包括：控制开关单元、开关单元、电压采样单元和漏电流采样单元；

所述控制开关单元，用于控制开关回路中开关的通断，调节开关回路的输出电压或输出漏电流的大小；

所述开关单元，用于对开关控制回路的输出电压源进行开关调节，输出电压和漏电流；

所述电压采样单元，用于获取待测半导体器件的采样电压；

所述漏电流采样单元，用于获取待测半导体器件的采样漏电流。

4.根据权利要求3所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述反馈电压，对所述开关单元的输出电压采样得到。

5.根据权利要求4所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述电压采样单元，包括：运算放大器和电阻，对所述反馈电压经过运算放大器变成低压信号，得到所述采样电压。

6.根据权利要求4所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述漏电流采样单元，包括：运算放大器和电阻，将所述反馈电压传给待测半导体器件后的漏电流，经过运算放大器变成低压信号，得到所述采样漏电流。

7.根据权利要求3所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述开关控制回路对采样漏电流和采样电压的处理为格式转换，用于转换为所述主控板可以处理的格式。

8.根据权利要求7所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述测试结果包括：预设输出电压下待测半导体器件实际的采样漏电流、待测半导体器件基于预设输出漏电流下实际的采样电压、待测半导体器件是否正常以及后续存放分箱的信息指示。

9.根据权利要求1所述的半导体漏电流及耐压测试装置，其特征在于，所述预设高压为10KV直流电。

10.一种半导体漏电流及耐压测试方法，其特征在于，所述测试方法基于权利要求1至9中任一权利要求所述的半导体漏电流及耐压测试装置进行测试，包括：

启动测试装置，初始化后将待测半导体器件与测试装置建立连接；

上位机设置控制参数并将其传递给主控板，所述主控板根据所述控制参数对待测半导体器件进行测试，得到测试结果，并将所述测试结果传递给所述上位机，其中，所述控制参数包括：预设输出电压或预设输出漏电流，当所述控制参数为预设输出电压时，对待测半导体器件进行漏电流测试，得到基于预设输出电压下的待测半导体器件实际的采样漏电流，当所述控制参数为预设输出漏电流时，对待测半导体器件进行基于该漏电流下的电压测试，得到基于预设输出漏电流下的待测半导体器件实际的采样电压；

所述上位机对所述测试结果进行显示。

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