CN216117878U

CN216117878U - 一种半导体开关器件测试装置

Info

Publication number: CN216117878U
Application number: CN202120352360.3U
Authority: CN
Inventors: 张凯暾; 王圣明; 刘雷; 王浩然
Original assignee: Hefei Hengjun Testing Technology Co ltd
Current assignee: Hengjun Testing Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2021-02-05
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2031-02-05

Abstract

本实用新型提供了一种半导体开关器件测试装置，包括第一开关器件、母线电容、电感、电源支路、放电支路和续流支路；电源支路的第一端通过第一开关器件分别连接至母线电容的第一端和放电支路的第一端，母线电容的第二端与电源支路的第二端电连接，放电支路的第二端与第一被测器件的第一端电连接，第一被测器件的第二端与第二被测器件的第一端电连接，电源支路的第二端与第二被测器件的第二端电连接，电感与第一被测器件并联，续流支路与第二被测器件并联，续流支路适于在第二被测器件发生异常时短接第二被测器件的两端。本实用新型能够避免对第二被测器件造成二次损伤，保护第二被测器件。

Description

一种半导体开关器件测试装置

技术领域

本实用新型涉及半导体测试技术领域，具体而言，涉及一种半导体开关器件测试装置。

背景技术

随着新能源技术的快速发展，变流器、逆变器的功率等级日益提高，其内部所用功率半导体器件也频繁更新。功率半导体器件作为变流器等的核心器件，其特性参数测试一直是其可靠性的表征手段，其中，动态测试结果在实际的设计应用过程中最受关注。

如图1所示，现有技术的半导体开关器件测试电路包括电源支路、开关器件、放电支路、母线电容和电感，其中，电源支路的正极通过开关器件连接至母线电容的正极，母线电容的负极与电源支路的负极电连接，放电支路与母线电容并联，母线电容的正极与第一被测器件的第一端电连接，电源支路的负极与第二被测器件的第二端电连接，第一被测器件的第二端与第二被测器件的第一端电连接，电感与第一被测器件并联。

其中，母线电容的容量较大，用于稳定输入电压和支撑负载输出，测试时，首先通过电源支路将母线电容充电至指定电位，然后断开开关器件，通过放电支路和被测器件对母线电容进行放电。但是，采用这种电路测试半导体开关器件的动态特性时，若第二被测器件发生失效呈现出短路或低阻特性时，母线电容中电荷的瞬间释放，可能会造成被测器件的二次损坏，不利于后期对被测器件失效问题的分析。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何避免测试过程中对被测器件造成二次损坏。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种半导体开关器件测试装置。

第一方面，本实用新型提供了一种半导体开关器件测试装置，包括第一开关器件、母线电容、电感、电源支路、放电支路和续流支路；所述电源支路的第一端通过所述第一开关器件分别连接至所述母线电容的第一端和所述放电支路的第一端，所述母线电容的第二端与所述电源支路的第二端电连接，所述放电支路的第二端与第一被测器件的第一端电连接，所述第一被测器件的第二端与第二被测器件的第一端电连接，所述电源支路的第二端与所述第二被测器件的第二端电连接，所述电感与所述第一被测器件并联，所述续流支路与所述第二被测器件并联，其中，所述续流支路适于在所述第二被测器件发生异常时短接所述第二被测器件的两端。

本实用新型的半导体开关器件测试装置的有益效果是：当第二被测器件发生失效呈现出短路或低阻特性时，续流支路短接第二被测器件的两端，电流依次通过放电支路、电感和续流支路，降低流经第二被测器件的电流，能够避免母线电容的电荷瞬间释放，降低对第二被测器件造成二次损伤，实现对第二被测器件的保护。

可选地，所述放电支路包括并联的第一限流支路与第二开关支路，所述第一限流支路的一端与所述母线电容的第一端电连接，所述第一限流支路的另一端与所述第一被测器件的第一端电连接。

可选地，所述第二开关支路包括开关管，所述半导体开关器件测试装置还包括采样电路，所述采样电路包括差分采样单元，第二电阻，第三电阻，第二二极管和第二电容，所述差分采样单元的同相输入端与直流电源电连接，并连接至所述第二电阻一端，所述差分采样单元的反相输入端与所述第二电阻另一端电连接，所述差分采样单元的反相输入端还与所述第二电容的一端电连接，并通过所述第三电阻连接至所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别与所述第二开关支路的第一端和所述母线电容的第一端电连接，所述第二电容的另一端接地，并分别与所述第二开关支路的第二端和所述第一被测器件的第一端电连接。

可选地，所述续流支路包括第三开关支路，所述第三开关支路与所述第二被测器件并联。

可选地，还包括控制电路，所述控制电路包括比较器、延时器、与门、或门和触发器，所述触发器的第一输入端适于输入使能信号，所述触发器的第二输入端与所述或门的输出端电连接，所述触发器的第一输出端与所述第二开关支路的第三端电连接，所述触发器的第二输出端与所述第三开关支路电连接，所述或门的第一输入端与所述与门的输出端电连接，所述或门的第二输入端适于输入停止信号，所述与门的第一输入端与所述比较器的输出端电连接，所述与门的第二输出端与所述延时器的输出端电连接，所述延时器的输入端适于输入所述第二开关支路的开关信号，所述比较器的第一输入端适于输入所述第二开关支路的饱和压降，所述比较器的第二输入端适于输入预设阈值。

可选地，所述电源支路包括供电电源和第一二极管，所述供电电源的正极和所述第一二极管的正极电连接，所述第一二极管的负极通过所述第一开关器件分别连接至所述母线电容的第一端和所述放电支路的第一端，所述供电电源的负极分别与所述母线电容的第二端和所述第二被测器件的第二端电连接。

可选地，所述第一被测器件和所述第二被测器件分别包括开关管，所述第一被测器件的第一端分别与所述放电支路的第二端和所述电感的第一端电连接，所述电感的第二端与所述第一被测器件的第二端电连接，所述第一被测器件的第二端与第三端短接，所述第一被测器件的第二端还与所述第二被测器件的第一端电连接，所述第二被测器件的第一端与所述续流支路的第一端电连接，所述续流支路的第二端与所述第二被测器件的第二端电连接，所述第二被测器件的第二端与所述供电电源的负极电连接。

可选地，所述的半导体开关器件测试装置，还包括稳压支路，所述稳压支路与所述续流支路并联。

可选地，所述稳压支路包括稳压电源和第三二极管，所述稳压电源的正极与所述第三二极管的负极电连接，所述第三二极管的正极与所述第二被测器件的第一端电连接，所述稳压电源的负极与所述第二被测器件的第二端电连接。

可选地，所述的半导体开关器件测试装置，所述电感为杂散电感。

第二方面，本实用新型提供了一种半导体开关器件测试装置，包括第一开关器件、母线电容、三端口等效网络、电源支路、放电支路和续流支路；所述电源支路的第一端通过所述第一开关器件分别连接至所述母线电容的第一端和所述放电支路的第一端，所述母线电容的第二端与所述电源支路的第二端电连接，所述放电支路的第二端与所述三端口等效网络的第一端口电连接，所述三端口等效网络的第二端口与所述电源支路的第二端电连接，所述三端口等效网络的第三端口通过所述续流支路连接至所述电源支路的另一端，并且与被测器件的第一端电连接，所述电源支路的第二端与所述被测器件的第二端电连接，其中，所述续流支路适于在所述第二被测器件发生异常时短接所述第二被测器件的两端。

本实用新型的半导体开关器件测试装置的有益效果是：可根据具体的测试需要设置三端口等效网络，能够扩展拓扑结构，整个电路可灵活设置，扩大了半导体开关器件的动态特性测试范围，应用范围更加广泛。

附图说明

图1为现有技术的一种半导体开关器件测试装置的测试电路示意图；

图2为本实用新型实施例的一种半导体开关器件测试装置的测试电路图；

图3为本实用新型实施例的一种采样电路示意图；

图4为本实用新型实施例的第二开关支路和第三开关支路的控制逻辑电路示意图；

图5为本实用新型实施例的母线电容处于充电状态时的半导体开关器件测试装置的电流流向示意图；

图6为本实用新型实施例的第二被测器件的ge端处于高电平时半导体开关器件测试装置的电流流向示意图；

图7为本实用新型实施例的测试第二被测器件时各器件的波形示意图；

图8为本实用新型实施例的正常运行时第二被测器件的ge端处于低电平的电流流向示意图；

图9为本实用新型实施例的正常运行时母线电容放电时的电流流向示意图；

图10为本实用新型实施例的IGBT正向导通特性示意图；

图11为本实用新型实施例的第二开关器件驱动保护后的电流流向示意图；

图12为本实用新型实施例的第二开关器件异常关断后半导体开关器件测试装置中电信号波形图；

图13为本实用新型实施例的一种半导体开关器件的RBSOA测试电路示意图；

图14为本实用新型实施例的一种半导体开关器件的SCSOA-1测试电路示意图；

图15为本实用新型实施例的三端口等效网络的测试电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1所示的现有技术的一种半导体开关器件测试装置的测试电路示意图，现有技术的半导体开关器件测试电路包括电源支路、开关器件、放电支路、母线电容C_bus和电感L，其中，电源支路的正极通过开关器件连接至母线电容C_bus的正极，母线电容C_bus的负极与电源支路的负极电连接，放电支路与母线电容C_bus并联，母线电容C_bus的正极适于与第一被测器件T₁的第一端电连接，电源支路的负极适于与第二被测器件T₂的第二端电连接，第一被测器件T₁的第二端与第二被测器件T₂的第一端电连接，电感L适于与第一被测器件T₁并联。电源支路包括供电电源和二极管，供电电源的正极与二极管的正极电连接，二极管的负极与第一开关器件电连接，放电支路包括串联的第二开关器件和电阻。

假设第一被测器件和第二被测器件为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，则被测器件的动态特性测试过程包括：(1)第一被测器件T₁管的门极ge短接处于关断状态，第二被测器件T₂管的门极ge为低电平处于关断状态；(2)断开第二开关器件K₂，闭合第一开关器件K₁，通过高压电源V_in将母线电容C_bus充电至合适电位；(3)对第二被测器件T₂管的ge端施加脉冲驱动信号V_g，使第二被测器件T₂管处于开关导通关断过程，期间外部监测第二被测器件T₂管的驱动电压V_ge、集电极-发射极电压V_ce以及集电极-发射极电流i_ce的变化；(4)测试完成后，第一开关器件K₁断开，放电支路中第二开关器件K₂闭合，通过放电电阻R₁对母线电容C_bus进行放电。

其中，母线电容C_bus的容量较大，用于稳定输入电压和支撑负载输出，测试时，首先通过电源支路将母线电容C_bus充电至指定电位，然后断开开关器件，通过放电支路和被测器件对母线电容C_bus进行放电。但是，采用这种电路测试半导体开关器件的动态特性时，若第二被测器件T₂发生失效呈现出短路或低阻特性时，母线电容C_bus中电荷的瞬间释放，可能会造成被测器件的二次损坏，不利于后期对被测器件失效问题的分析。

因此，为了解决现有技术中被测器件在测试过程中失效后容易受到二次损坏的问题，本实用新型实施例提供了一种半导体开关器件测试装置。

如图2所示，本实用新型实施例提供的一种半导体开关器件测试装置，包括第一开关器件K₁、母线电容C_bus、电感L、电源支路、放电支路和续流支路；所述电源支路的第一端通过所述第一开关器件K₁分别连接至所述母线电容C_bus的第一端和所述放电支路的第一端，所述母线电容C_bus的第二端与所述电源支路的第二端电连接，所述放电支路的第二端与第一被测器件K₁的第一端电连接，所述第一被测器件T₁的第二端与第二被测器件T₂的第一端电连接，所述电源支路的第二端与所述第二被测器件T₂的第二端电连接，所述电感L与所述第一被测器件T₁并联，所述续流支路与所述第二被测器件T₂并联，其中，所述续流支路适于在所述第二被测器件发生异常时短接所述第二被测器件的两端。

具体地，当第一被测器件T₁和第二被测器件T₂为IGBT等三端口的功率管时，第一被测器件T₁和第二被测器件T₂的第一端均为集电极，第一被测器件T₁和第二被测器件T₂的第二端均为发射极，第一被测器件T₁和第二被测器件T₂的第三端均为门极。

本实施例中，当第二被测器件T₂发生失效呈现出短路或低阻特性时，续流支路短接第二被测器件T₂的两端，电流依次通过放电支路、电感L和续流支路，降低第二被测器件T₂两端的电流，能够避免母线电容C_bus的电荷瞬间释放，对第二被测器件T₂造成二次损伤，实现对第二被测器件T₂的保护。

可选地，所述放电支路包括并联的第一限流支路和第二开关支路，第一限流支路可包括电阻，第二开关支路可包括开关器件或开关模块电路，本实施例中以第一电阻R₁为第一限流支路，第二开关器件K₂为第二开关支路为例，所述第一电阻R₁的一端与所述母线电容C_bus的第一端电连接，所述第一电阻R₁的另一端与所述第一被测器件T₁的第一端电连接，第一电阻R₁为放电电阻。

可选地，所述续流支路包括第三开关支路，第三开关支路可包括开关器件或开关模块电路等，本实施例中以第三开关器件K₃为第三开关支路为例，所述第三开关器K₃与所述第二被测器件T₂并联。

具体地，第二开关器件K₂可选用IGBT和Mos管等能够监测饱和压降V_sat的开关器件，通过监测的饱和压降反映电路中导通电流的大小。第三开关器件K₃在放电电阻R₁串入回路后电流会降低，主要的需求是耐压，因此可选用IGBT、Mos器件或响应速度较快的机械式开关器件。当第二开关器件K₂和第三开关器件K₃为IGBT等三端口的开关管时，第二开关器件K₂和第三开关器件K₃的集电极为第一端，第二开关器件K₂和第三开关器件K₃的发射极为第二端，第二开关器件K₂和第三开关器件K₃的门极为第三端。

本可选的实施例中，当第二被测器件T₂发生异常时，会导致第二开关器件K₂的饱和压降突增，当检测到饱和压降达到预设阈值时，第二开关器件K₂分断、第三开关器件K₃闭合，第二开关器件K₂分断能够使第一电阻串入回路，第一电阻R₁能够降低母线电容C_bus的放电速度，同时第三开关器件K₃闭合后，第三开关器件K₃与所述电感L串接，适于和所述第二开关器K₂件在电路中形成互补关系，第三开关器件K₃闭合能够短接第二被测器件T₂的两端，分担主要的回路电流，能够降低流经第二被测器件T₂的电流，防止电流增大对第二被测器件T₂造成二次损伤，实现对第二被测器件T₂的保护。

可选地，所述第二开关器件包括开关管，如图3所示，所述半导体开关器件测试装置还包括采样电路，所述采样电路包括差分采样单元A,第二电阻R₂，第三电阻R₃，第二二极管D₂和第二电容C₂，所述差分采样单元A的同相输入端与15V直流电源电连接，并连接至所述第二电阻R₂一端，所述差分采样单元A的反相输入端与所述第二电阻R₂另一端电连接，所述差分采样单元A反相输入端还与所述第二电容C₂的一端电连接，并通过所述第三电阻R₃连接至所述第二二极管D₂的正极，所述第二二极管D₂的负极分别与所述第二开关器件K₂的第一端和所述母线电容C_bus的正极电连接，所述第二电容C₂的另一端接地，并适于分别与所述第二开关器件K₂的第二端和第一被测器件T₁的第一端电连接。

具体地，以第二开关器件K₂选用IGBT为例，第二开关器件K₂的集电极c连接母线电容C_bus正极，发射极e连接第一被测器件T₁的集电极c端。当第二开关器件K₂导通后，其导通压降记为V_CE，K2，那么采样电路两端电压满足：

其中，15为15V直流电源的输出电压，差分采样单元用于采集第二电阻R₂两端的电压，差分采样单元的具体电路为现有技术，在此不再赘述，V_samp为差分采样单元A输出端输出的采样电压，根据采样电压V_samp和第二二极管两端电压V_D2就可以反推计算得到导通压降电压V_CE，K2。特别地，当第二开关器件K₂关断后，第二开关器件K₂集电极-发射极截止，第二二极管D₂也处于截止状态，采样电阻R₂两端电压为0，可计算得到第二开关器件K₂的导通压降为15V。饱和压降的采样结果，应在第二开关器件K₂处于导通状态下参与逻辑运算，根据采样的饱和压降进行对第二开关器件K₂和第三开关器件K₃进行逻辑控制，具体的逻辑控制电路示意图如图4所示。

可选地，半导体开关器件测试装置还包括控制电路，所述控制电路包括比较器、延时器、与门、或门和触发器，触发器可采用RS触发器，所述触发器的第一输入端适于输入使能信号，所述触发器的第二输入端与所述或门的输出端电连接，所述触发器的第一输出端与所述第二开关器件K₂的门极电连接，所述触发器的第二输出端与所述第三开关器件K₃电连接，当第三开关器件K₃选用IGBT等开关管时，同样与第三开关器件K₃的门极电连接，所述或门的第一输入端与所述与门的输出端电连接，所述或门的第二输入端适于输入停止信号，所述与门的第一输入端与所述比较器的输出端电连接，所述与门的第二输出端与所述延时器的输出端电连接，所述延时器的输入端适于输入所述第二开关器件K₂的开关信号,即第二开关器件K₂的导通和关断情况，所述比较器的第一输入端适于输入所述第二开关器件K₂的饱和压降V_K2，即上文中反推计算得到的导通压降电压V_CE，K2，所述比较器的第二输入端适于输入预设阈值V_lim。

具体地，使能端高电平时，RS触发器分别输出第二开关器件K₂高电平和第三开关器件K₃低电平，即控制第二开关器件K₂导通，第三开关器件K₃关断。经一段时间延时后，与门的第二开关器件K₂输入端输入高电平时，开始监测饱和压降V_CE，K2是否大于饱和压降限值；反之，与门的第二开关器件K₂输入端输入低电平时，比较器的输出结果不影响后续逻辑判断。

当第二被测器件T₂异常失效时，监测到饱和压降V_CE，K2高于所设阈值V_lim，比较器输出高电平，经与门向触发器R端输入高电平，翻转输出端输出给第二开关器件K₂、第三开关器件K₃的电平。

当第二被测器件T₂运行正常，比较器持续输出低电平，使得与门输出低电平，在不主动停止的情况下，触发器输出的电平将保持不变。当或门的停止端输入高电平后，触发器R端的输入为高电平，触发器的对应第二开关器件K₂的输出端输出低电平、对应第三开关器件K₃的输出端输出高电平，即控制第二开关器件K₂关断，第三开关器件K₃导通。

本可选的实施例中，利用所述第二开关器件K₂的饱和压降信息反映导通电流大小，进而控制第二开关器件K₂和第三开关器件K₃的通断，电路结构简单，节省了电路的实现成本。

需要说明的是，上述采样电路和控制逻辑仅为可选的一种实施例，也可通过其它采样电路和控制逻辑实现对第二开关器件K₂和第三开关器件K₃的控制。

可选地，所述电源支路包括供电电源V_in1和第一二极管D₁，第一二极管D₁为防反二极管，所述供电电源V_in1的正极和所述第一二极管D₁的正极电连接，所述第一二极管D₁的负极通过所述第一开关器件K₁分别连接至所述母线电容C_bus的正极和所述放电支路的第一端，所述供电电源V_in1的负极与所述母线电容C_bus的负极电连接，并与所述第二被测器件T₂的第二端电连接，母线电容C_bus为极性电容。

具体地，所述电源V_in1和所述防反二极管D₁串接后，通过电路中所述第一开关器件K₁通断，控制所述母线电容C_bus的充电和放电，在所述第一开关器件K₁断开后，母线电容C_bus向负载端放电，完成对被测器件的动态特性测试。

可选地，所述第一被测器件T₁和所述第二被测器件T₂分别包括开关管，以IGBT为例，所述第一被测器件T₁的集电极分别与所述放电支路的第二端和所述电感L的第一端电连接，所述电感L的第二端与所述第一被测器件T₁的发射极电连接，所述第一被测器件T₁的发射极与门极短接，所述第一被测器件T₁的发射极还与所述第二被测器件T₂的集电极电连接，所述第二被测器件T₂的集电极与所述续流支路的第一端电连接，所述续流支路的第二端与所述第二被测器件T₂的发射极电连接，所述第二被测器件T₂的发射极与所述电源V_in1的负极电连接。

下面对采用本实用新型实施例的半导体开关器件测试装置对被测器件进行动态特性测试的流程进行具体说明。

被测器件正常运行时：

(1)如图5所示，第一被测器件T₁的ge端短路处于关闭状态，对第二被测器件T₂的ge端施加低电平使其处于关断状态；

(2)闭合第一开关器件K₁、第二开关器件K₂，断开第三开关器件K₃，供电电源V_in1和放电支路连通，续流支路断开，供电电源V_in1对母线电容C_bus进行充电，直至达到指定电位；

(3)对第二被测器件T₂的ge端施加脉冲驱动信号，完成第二被测器件T₂的动态测试。以施加双脉冲信号为例，第二被测器件T₂的ge端处于高电平，第二开关器件K₂处于闭合状态时，半导体开关器件测试装置的导通电路图如图6所示，此时，第一被测器件T₁的ge端短路处于关断状态，第二被测器件T₂处于导通状态，母线电容C_bus中的电流依次经过放电支路、电感L、和第二被测器件T₂，返回母线电容C_bus，构成回路，电感L处于电抗通流状态。如图7所示，t₀时刻到t₁时刻之间和t₂时刻到t₃时刻之间，第二被测器件T₂的ge端处于高电平，第二被测器件T₂导通，流经电感L的电流i_L、第二开关器件K₂的电流i_K2和第二被测器件T₂的电流i_T2逐步增大。

如图8所示，第二被测器件T₂的ge端处于低电平，第二开关器件K₂处于闭合状态时，此时，第二被测器件T₂处于关断状态，第一被测器件T₁的二极管导通，电感L进入电抗续流状态。如图7所示，t₁时刻到t₂时刻之间和t₃时刻之后，第二被测器件T₂的ge端处于低电平，第二被测器件T₂关断，由于续流，电感L的电流i_L逐渐降低，并且由于未构成回路，第二开关器件K₂的电流i_K2和第二被测器件T₂的电流i_T2为0。充电过程中，母线电容C_bus的电压V_bus始终维持在最高电压。

(4)如图9所示，测试结束后，第一开关器件K₁和第二开关器件K₂断开，第三开关器件K₃闭合，母线电容C_bus经电阻R₁、电感L、第三开关器件K₃释放能量，直至安全电位，完成放电过程。

本可选的实施例中，可以在相对稳定的情况下对被测器件进行测试，同时还可以释放母线电容C_bus能量，达到保护被测器件T₂的功能，防止被测器件的二次损坏。

被测器件运行异常时：

下面以第二开关器件K₂选用IGBT为例对被测器件运行异常时的控制过程进行说明。

不同温度下，IGBT导通后的饱和压降V_CE,sat和导通电流I_CE如图10所示，在一定的温度下，饱和压降V_CE,sat同导通电流I_CE之间呈一一对应关系，当导通电流高于一定数值时，饱和压降V_CE,sat同导通电流I_CE近似呈线性关系，例如图10中，当导通电流I_CE大于I_ref0后，饱和压降V_CE,sat同导通电流I_CE近似呈线性关系。

因此，可根据第二被测器件T₂的电流保护限值预设第二开关器件K₂的饱和压降限值，测试过程中实时监测第二开关器件K₂的饱和压降。

测试过程中被测器件正常时，流经第二开关器件K₂的电流小于电流保护限值，相应地，第二开关器件K₂的饱和压降低于饱和压降限值，不驱动第二开关器件K₂进行保护。

测试过程中被测器件异常时，例如图12所示的t₁时刻的关断异常等，表示第二被测器件管T₂发生失效进入短路或低阻状态，电感L继续充电，流经T₂管、K₂管的电流会剧烈增大，导通电流的路径与图6中的电流路径类似。

当流经第二开关器件K₂的导通电流超出预设的饱和压降限值时，驱动第二开关器件K₂断开，同时闭合第三开关器件K₃，电阻R₁串入回路，能够限制母线电容C_bus的放电速度，放电电流由电感L的电流i_L限制到i_R1＝V_bus/R₁，且此时的电流路径为电阻R₁、电感L和第三开关器件K₃。并且，可设置I_R1<I_L，使得第一被测器件T₁的二极管导通，电抗器L进入续流阶段，半导体开关器件测试装置的导通电流具体如图11所示。

如图12所示的各个器件的电压、电流波形，t₀时刻到t₁时刻之间，第二被测器件T₂的ge端处于高电平，第二被测器件T₂导通，流经电感L的电流i_L、第二开关器件K₂的电压V_K2和第二被测器件T₂的电流i_T2逐步增大，第二被测器件T₂的电压V_T2为0，由于母线电容C_bus容量较大，电容电荷释放少，因此母线电容C_bus的电压V_bus始终维持在最高电压，由于此时第三开关器件K₃处于断开状态，因此第三开关器件K₃的i_K3为0，由于第一被测器件T₁的ge端短接，因此第一被测器件T₁的电流为0。

t₁时刻第二被测器件T₂发生关断异常，由于失效进入短路或低阻状态时，电感L继续充电，流经电感L的电流i_L、第二开关器件K₂的电压V_K2和第二被测器件T₂的电流i_T2在出现抖动后，会继续增大，第二被测器件T₂的电压V_T2也会逐步增大。

第二开关器件K₂的电压V_K2在t₂时刻增大到预设阈值，此时第一开关器件K₁和第二开关器件K₂断开，第三开关器件K₃闭合，电流从第三开关器件K₃经过，第二被测器件T₂的电流i_T2降低至0，避免第二被测器件T₂中电流持续增大，对第二被测器件T₂造成二次损坏；同时母线电容C_bus持续放电，V_bus逐步降低；由于电阻R₁串入回路，环路电流下降；由于电感L的电流i_L大于环路电流，因此第一被测器件T₁的二极管导通，电流i_L进入续流并逐步降低。

本可选的实施例中，因第三开关器件K₃较发生异常的第二被测器件T₂具有更小的导通阻抗，会分担主要的环路电流，且电压被钳位到第三开关器件K₃的压降电压，从而降低第二被测器件T₂两端的功率损耗，实现保护第二被测器件T₂的功能。

本实用新型的半导体开关器件测试装置不仅可以对半导体开关器件进行上述测试，还可用于对半导体开关器件进行其它的动态特性测试。

可选地，如图13所示，所述的半导体开关器件测试装置还包括稳压支路，所述稳压支路与所述续流支路并联。

可选地，所述稳压支路包括稳压电源V_in2和第三二极管D₃，所述稳压电源V_in2的正极与所述第三二极管D₃的负极电连接，所述第三二极管D₃的正极与所述第二被测器件T₂的集电极电连接，所述稳压电源V_in2的负极与所述第二被测器件T₂的发射极电连接。

具体地，增加稳压支路后可用于对半导体开关器件进行RBSOA(反偏安全工作区)测试，主要考核半导体开关器件(例如IGBT)工作在最大电流和电压下的工作能力。

本可选的实施例中，通过增加稳压支路，能够增加半导体开关器件测试装置对半导体开关器件的测试能力，扩大了应用范围。

可选地，如图14所示，所述的半导体开关器件测试装置，所述电感L为杂散电感。

具体地，将电感L替换成杂散电感时，杂散电感为电路中导体呈现出来的等效电感，可用于对半导体开关器件进行SCSOA(短路安全工作区)测试，增加了半导体开关器件测试装置的测试能力，扩大了应用范围。

如图15所示，本实用新型另一实施例提供的一种半导体开关器件测试装置，包括第一开关器件K₁、母线电容C_bus、三端口等效网络、电源支路、放电支路和续流支路；所述电源支路的第一端通过所述第一开关器件K₁分别连接至所述母线电容C_bus的第一端和所述放电支路的第一端，所述母线电容C_bus的第二端与所述电源支路的第二端电连接，所述放电支路的第二端与所述三端口等效网络的第一端口电连接，所述三端口等效网络的第二端口与所述电源支路的第二端电连接，所述三端口等效网络的第三端口通过所述续流支路连接至所述电源支路的第二端，并且与被测器件的第一端电连接，所述电源支路的第二端还与所述被测器件的第二端电连接，其中，所述续流支路适于在所述第二被测器件发生异常时短接所述第二被测器件的两端。

本实施例中，三端口等效网络是可等效为外伸端子数为3的电路网络，可根据具体的测试需要设置三端口等效网络，能够扩展拓扑结构，整个电路可灵活设置，扩大了半导体开关器件的动态特性测试范围，应用范围更加广泛。

虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种半导体开关器件测试装置,其特征在于，包括第一开关器件、母线电容、电感、电源支路、放电支路和续流支路；所述电源支路的第一端通过所述第一开关器件分别连接至所述母线电容的第一端和所述放电支路的第一端，所述母线电容的第二端与所述电源支路的第二端电连接，所述放电支路的第二端与第一被测器件的第一端电连接，所述第一被测器件的第二端与第二被测器件的第一端电连接，所述电源支路的第二端与所述第二被测器件的第二端电连接，所述电感与所述第一被测器件并联，所述续流支路与所述第二被测器件并联，其中，所述续流支路适于在所述第二被测器件发生异常时短接所述第二被测器件的两端。

2.根据权利要求1所述的半导体开关器件测试装置,其特征在于，所述放电支路包括并联的第一限流支路与第二开关支路，所述第一限流支路的一端与所述母线电容的第一端电连接，所述第一限流支路的另一端与所述第一被测器件的第一端电连接。

3.根据权利要求2所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，所述第二开关支路包括开关管，所述半导体开关器件测试装置还包括采样电路，所述采样电路包括差分采样单元，第二电阻，第三电阻，第二二极管和第二电容，所述差分采样单元的同相输入端与直流电源电连接，并连接至所述第二电阻一端，所述差分采样单元的反相输入端与所述第二电阻另一端电连接，所述差分采样单元的反相输入端还与所述第二电容的一端电连接，并通过所述第三电阻连接至所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极分别与所述第二开关支路的第一端和所述母线电容的第一端电连接，所述第二电容的另一端接地，并分别与所述第二开关支路的第二端和所述第一被测器件的第一端电连接。

4.根据权利要求3所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，所述续流支路包括第三开关支路，所述第三开关支路与所述第二被测器件并联。

5.根据权利要求4所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路包括比较器、延时器、与门、或门和触发器，所述触发器的第一输入端适于输入使能信号，所述触发器的第二输入端与所述或门的输出端电连接，所述触发器的第一输出端与所述第二开关支路的第三端电连接，所述触发器的第二输出端与所述第三开关支路电连接，所述或门的第一输入端与所述与门的输出端电连接，所述或门的第二输入端适于输入停止信号，所述与门的第一输入端与所述比较器的输出端电连接，所述与门的第二输出端与所述延时器的输出端电连接，所述延时器的输入端适于输入所述第二开关支路的开关信号，所述比较器的第一输入端适于输入所述第二开关支路的饱和压降，所述比较器的第二输入端适于输入预设阈值。

6.根据权利要求1所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，所述电源支路包括供电电源和第一二极管，所述供电电源的正极和所述第一二极管的正极电连接，所述第一二极管的负极通过所述第一开关器件分别连接至所述母线电容的第一端和所述放电支路的第一端，所述供电电源的负极分别与所述母线电容的第二端和所述第二被测器件的第二端电连接。

7.根据权利要求6所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，所述第一被测器件和所述第二被测器件分别包括开关管，所述第一被测器件的第一端分别与所述放电支路的第二端和所述电感的第一端电连接，所述电感的第二端与所述第一被测器件的第二端电连接，所述第一被测器件的第二端与第三端短接，所述第一被测器件的第二端还与所述第二被测器件的第一端电连接，所述第二被测器件的第一端与所述续流支路的第一端电连接，所述续流支路的第二端与所述第二被测器件的第二端电连接，所述第二被测器件的第二端与所述供电电源的负极电连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，还包括稳压支路，所述稳压支路与所述续流支路并联。

9.根据权利要求8所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，所述稳压支路包括稳压电源和第三二极管，所述稳压电源的正极与所述第三二极管的负极电连接，所述第三二极管的正极与所述第二被测器件的第一端电连接，所述稳压电源的负极与所述第二被测器件的第二端电连接。

10.根据权利要求1至7任一项所述的半导体开关器件测试装置，其特征在于，所述电感为杂散电感。

11.一种半导体开关器件测试装置，其特征在于，包括第一开关器件、母线电容、三端口等效网络、电源支路、放电支路和续流支路；所述电源支路的第一端通过所述第一开关器件分别连接至所述母线电容的第一端和所述放电支路的第一端，所述母线电容的第二端与所述电源支路的第二端电连接，所述放电支路的第二端与所述三端口等效网络的第一端口电连接，所述三端口等效网络的第二端口与所述电源支路的第二端电连接，所述三端口等效网络的第三端口通过所述续流支路连接至所述电源支路的第二端，并且与被测器件的第一端电连接，所述电源支路的第二端与所述被测器件的第二端电连接，其中，所述续流支路适于在所述被测器件发生异常时短接所述被测器件的两端。