CN202275140U - 一种mosfet器件雪崩能量测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种MOSFET器件雪崩能量测试系统，采用可程序控制电感器，逐步增加待测器件的电感负载，同时信号发生器向驱动电路提供驱动信号，驱动电路控制待测器件的开通或截止，再通过测量电路测量所述待测器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流，并将测量结果提供给控制模块，控制模块根据所提供的结果判断待测器件是否被雪崩击穿，如果否则控制可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，增加待测器件的测试电流或电感负载，直至待测器件被雪崩击穿，同时计算并显示雪崩能量。因此，所述系统能够实现器件雪崩能量的自动程序化测试，使得测试方便简单，且测试结果精确。

Description

一种MOSFET器件雪崩能量测试系统

技术领域

本实用新型涉及半导体测试技术领域，尤其涉及一种MOSFET器件雪崩能量测试系统。

背景技术

功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)器件由于其制造工艺简单、集成度高、抗干扰能力强、反应速度快、功耗低、价格便宜等优点，被广泛应用于芯片集成领域。所以，功率MOSFET器件在电子通讯方面有着重要的应用，对集成芯片的集成度、功能特性及使用寿命有着重要的影响。

近年来，各种便携式终端的出现，给人们的生产、生活带来了巨大的便利。随着科学技术的飞速发展，在不断缩小便携式终端体积的前提下，对其的安全性、可靠性、使用寿命及体积的要求越来越高，进而对功率MOSFET器件的性能要求越来越高。

功率MOSFET器件的UIS(Unclamped Inductive Switching，非钳位感应开关)特性是判定功率MOSFET器件的性能的一个重要因素。UIS特性通常是用来描述功率MOSFET器件的在非钳制电感电路中能够承受电流大小的能力，即描述功率MOSFET器件的在雪崩击穿下负载能量的能力。最大雪崩能量通常在非钳位感性开关UIS条件下测量，UIS特性的好坏直接决定了功率MOSFET器件的性能及使用寿命。对功率MOSFET器件的来说，UIS失效带来的损伤是不可修复的，因此对功率MOSFET器件雪崩能量的测试也显得尤为重要。

现有测试装置在测试功率MOSFET器件的雪崩能量时是以手动调节设置为主，通过手动调节常规电感器、设置测试电流，观察示波器来进而记录能量值。而手动调节测试时，往往在器件被雪崩击穿后不能及时的准确记录最大雪崩能量或是记录错误的最大雪崩能量值，造成测试的失败。因此，研制新的功率MOSFET器件最大雪崩能量测试装置，在半导体测试领域有着重要的意义。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种功率MOSFET器件雪崩能量测试系统，该系统通过可程序控制电感器实现MOSFET器件雪崩能量的自动程序化测试，测试方便且测试结果精确。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种MOSFET器件雪崩能量测试系统，其特征在于，包括：

待测MOSFET器件；

可程序控制电感器，与所述待测MOSFET器件相连接，用于根据设置的测试初始值及测试步长值，逐步增加待测MOSFET器件的电感负载来增大测试能量；

驱动电路，与所述待测MOSFET器件相连接，用于控制所述待测MOSFET器件开通或截止；

信号发生器，与所述驱动电路相连接，用于为所述驱动电路提供驱动信号；

测量电路，与待测MOSFET器件相连接，用于测量所述待测MOSFET器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流；

控制模块，与所述信号发生器、可程序控制电感器以及测量电路相连接，用于计算所述信号发生器的信号脉宽，控制所述信号发生器工作方式，并控制所述可程序控制电感器电感值按照设定测试步长值增加，同时，根据所述测试电路测量的反馈电压和/或反馈电流，判断该待测MOSFET器件是否被击穿，并计算该待测MOSFET器件的雪崩能量。

优选的，所述控制模块包括：

程序控制电路，用于控制所述可程序控制电感器的电感值按照设定测试步长值增加；

判断单元，用于判断待测MOSFET器件是否发生雪崩击穿；

计算单元，用于计算所述信号发生器的信号脉宽及雪崩能量；

显示单元，用于显示所测待测MOSFET器件的雪崩能量。

优选的，所述系统还包括：

电压可调节的高压直流电源，所述高压电源分别与可程序控制电感器和待测MOSFET器件相连。

从上述技术方案可以看出，本实用新型采用可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，逐步增加待测MOSFET器件的测试电流或电感负载，同时信号发生器向驱动电路提供驱动信号，驱动电路控制待测MOSFET器件的开通或截止，再通过测量电路测量所述待测MOSFET器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流，并将测量结果提供给控制模块，控制模块根据测量电路所提供的结果判断待测MOSFET器件是否被雪崩击穿，如果否则控制可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，增加待测MOSFET器件的测试电流或电感负载，直至待测MOSFET器件被雪崩击穿，同时计算并显示器件雪崩能量。可见本实用新型能够实现MOSFET器件雪崩能量的自动程序化测试，使得测试方便简单，且测试结果精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例所述功率MOSFET器件雪崩能量测试系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例中所述可程序控制电感器的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有的MOSFET器件测试装置是以手动调节设置为主，通过手动调节常规电感器、设置测试电流，观察示波器来进而记录能量值。而手动调节测试时，往往在器件被雪崩击穿后不能及时、准确的记录最大雪崩能量或是记录错误的最大雪崩能量值，造成测试的失败。

针对上述问题，本实用新型通过控制模块控制可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，逐步增加待测MOSFET器件的测试电流或电感负载，同时信号发生器向驱动电路提供驱动信号，驱动电路控制待测MOSFET器件的开通或截止，再通过测量电路测量所述待测MOSFET器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流，并将测量结果提供给控制模块，控制模块根据测量电路所提供的结果判断待测MOSFET器件是否被雪崩击穿，如果否则控制可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，增加待测MOSFET器件的测试电流或电感负载，直至待测MOSFET器件被雪崩击穿，同时计算并显示器件雪崩能量。实现了MOSFET器件雪崩能量的自动化测量，同时使得测试结果更加精确。

下面具体介绍本实用新型实施例所述功率MOSFET器件雪崩能量测试系统的具体结构和工作过程。

参考图1，图1为本实用新型实施例所述功率MOSFET器件雪崩能量测试系统结构示意图。所述MOSFET器件雪崩能量测试系统，包括：

待测MOSFET器件，

正如背景技术所述MOSFET器件的UIS特性是判定功率MOSFET器件的性能的一个重要因素，是MOSFET器件的在雪崩击穿下负载能量的能力，所以精确的测试MOSFET器件的雪崩能量，无论是在半导体测试领域，还是在集成电路领域都有着重要的意义。

可程序控制电感器，与所述待测MOSFET器件相连接，用于根据设置的测试初始值及测试步长值，逐步增加待测MOSFET器件的电感负载以增加测试能量。

驱动电路，与所述待测MOSFET器件相连接，用于控制所述待测MOSFET器件开通或截止。

信号发生器，与所述驱动电路相连接，用于为所述驱动电路提供驱动信号。

测量电路，与待测MOSFET器件相连接，用于测量所述待测MOSFET器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流。

控制模块，与所述信号发生器、可程序控制电感器以及测量电路相连接，用于计算所述信号发生器的信号脉宽，控制所述信号发生器工作方式，并控制所述可程序控制电感器电感值按照设定测试步长值增加，同时，根据所述测试电路测量的反馈电压和/或反馈电流，判断该待测MOSFET器件是否被击穿，并计算该待测MOSFET器件的雪崩能量。

具体的，所述控制模块包括：

程序控制电路，

具有和可程序控制电感器通讯的功能，用于控制所述可程序控制电感器的电感值按照设定测试步长值增加；

判断单元，用于判断待测MOSFET器件是否发生雪崩击穿；

计算单元，用于计算所述信号发生器的信号脉宽及雪崩能量。

其中，所述可程序控制电感器的结构参考图2，图2为本实用新型实施例中所述可程序控制电感器的结构示意图。通过上述程序控制电路，调节可程序控制电感器接入所述测试系统中电感元件的数量，按照设定的测试步长值逐步的改变总的电感值，可程序控制电感器具有和控制模块通讯的功能，通过计算单元计算、记录每次测量时的电感值，电感值计算公式如下所示：

L＝L₁+L₂+…+L_n

通过上述公式，控制模块可得到每次测试时的电感值。

具体的，所述系统还包括：

电压可调节的高压直流电源，所述高压电源分别与可程序控制电感器和待测MOSFET器件相连。

所述高压直流电源为测试系统的电压源，同时为待测MOSFET器件提供工作电压，并通过可程序控制电感器为待测MOSFET器件提供测试电压和/或测试电流。

所述系统的具体测试过程为：

在控制模块设置可程序控制电感器的测试初始值、测试步长值、待测MOSFET器件的雪崩电流、漏极-源极电压等参数值。根据已设置的待测MOSFET器件各参数值，计算单元通过计算可得到电感器每一次变化所对应的栅极开通时间，当开始测试的时候，程序控制电路控制电感器按照程序设置从初始值开始自动增加，电感器每增加一步距，则信号发生器通过驱动电路使被测器件开关一次，测量电路测得待测MOSFET器件的即时反馈电压和反馈电流，反馈给控制模块。根据测量电路所反馈的即时反馈电压和反馈电流，控制模块判断待测MOSFET器件是否被雪崩击穿，如果器件没有被雪崩能量击穿，则控制模块控制整个系统进入下一次测试，直至被测器件被雪崩能量击穿，计算并显示待测MOSFET器件雪崩能量。

具体的，判断单元将测量电路提供的反馈电流和已设置的待测MOSFET器件的雪崩电流比较，反馈电流如果小于雪崩电流，说明器件未雪崩击穿，则控制模块控制系统进入下次测量，直至雪崩电流器件被雪崩击穿。然后，计算单元通过计算公式

$E_{\mathrm{stored}}=\frac{1}{2}{\mathrm{LI}}^2$

计算得到待测MOSFET器件的雪崩能量，并通过显示单元显示。其中，L为可程序控制电感器在器件雪崩击穿时的总电感值，I为器件的雪崩电流。

可见，本实用新型实施例中所述的功率MOSFET器件雪崩能量测试系统采用可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，逐步增加待测MOSFET器件的测试电流或电感负载，同时信号发生器向驱动电路提供驱动信号，驱动电路控制待测MOSFET器件的开通或截止，再通过测量电路测量所述待测MOSFET器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流，并将测量结果提供给控制模块，控制模块根据测量电路所提供的结果判断待测MOSFET器件是否被雪崩击穿，如果否则控制可程序控制电感器，根据设置的测试初始值及测试步长值，增加待测MOSFET器件的测试电流或电感负载，直至待测MOSFET器件被雪崩击穿，同时计算并显示器件雪崩能量。可见本实用新型能够实现MOSFET器件雪崩能量的自动程序化测试，使得测试方便简单，且测试结果精确。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种MOSFET器件雪崩能量测试系统，其特征在于，包括：

待测MOSFET器件；

可程序控制电感器，与所述待测MOSFET器件相连接，用于根据设置的测试初始值及测试步长值，逐步增加待测MOSFET器件的电感负载以增加测试能量；

驱动电路，与所述待测MOSFET器件相连接，用于控制所述待测MOSFET器件开通或截止；

信号发生器，与所述驱动电路相连接，用于为所述驱动电路提供驱动信号；

测量电路，与待测MOSFET器件相连接，用于测量所述待测MOSFET器件在相应的测量电压和/或测量电流下的反馈电压和/或反馈电流；

控制模块，与所述信号发生器、可程序控制电感器以及测量电路相连接，用于计算所述信号发生器的信号脉宽，控制所述信号发生器工作方式，并控制所述可程序控制电感器电感值按照设定测试步长值增加，同时，根据所述测试电路测量的反馈电压和/或反馈电流，判断该待测MOSFET器件是否被击穿，并计算该待测MOSFET器件的雪崩能量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括：

程序控制电路，用于控制所述可程序控制电感器的电感值按照设定测试步长值增加；

判断单元，用于判断待测MOSFET器件是否发生雪崩击穿；

计算单元，用于计算所述信号发生器的信号脉宽及雪崩能量；

显示单元，用于显示所测待测MOSFET器件的雪崩能量。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

电压可调节的高压直流电源，所述高压电源分别与可程序控制电感器和待测MOSFET器件相连。

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