CN218917514U - 功率半导体器件的等效输出电容的测试电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，包括：被测试功率半导体器件的等效输出电容的输入端接地，输出端依次通过第一电阻和机械开关连接到直流电源。利用所述机械开关使所述直流电源提供的测试电压为无抖动的阶跃信号。电压测试仪连接在等效输出电容的输入端和输出端之间并在机械开关导通时获取电容电压的变化曲线。等效输出电容的测试值根据测试电压、第一电阻和电容电压的变化曲线得到，计算公式为：Vin×(1‑e‑t/R1×Coss)＝Vc。本实用新型采用较少的元器件及支持设备，能降低测试电路的复杂度并同时实现精准测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种半导体集成电路测试电路，特别是涉及一种功率半导体器件的等效输出电容的测试电路。
背景技术
在现有MOSFET输出电容测试电路中，利用电容电桥和大容量电容来测试待测MOSFET输出电容的电容值。在不同的测试电压和测试频率下，待测MOSFET的输出电容值不一样。现有基于RC动态响应的测试电路中，电源和待测器件(DUT)之间通过两个开关管组成的半桥电路连接，控制待测器件与电路连接的开关器件有不可忽略的寄生电容，该寄生电容在测试时耦合到电路中会影响电容的测试精度，为了解决这一矛盾，一种简易且准确度高的测试电路需要被设计出来。
目前，实践中利用RC动态响应的原理，通过计算出时间常数进而推算出参与动态响应过程的输出电容的值，即MOSFET的等效输出电容。(Application Note AN-1001:AMore Realistic Characterization of Power MOSFET Output Capacitance Coss)
虽然该方法能测试出MOSFET的等效输出电容，但这个电路元器件较多，不利于在简易条件下做测试，并且控制电路的开关管寄生电容不可忽略，影响电路的测试精度。在该背景下，设计了一种需要较少元器件及设备支持的测试电路，相同电压等级下，两种测试电路的测试结果无明显区别时，本测试方法需要的元器件较少，需要的测试设备较少，电路较简单
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，采用较少的元器件及支持设备，从而能降低测试电路的复杂度，还能同时实现对功率半导体器件的等效输出电容进行精准测量。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路包括：
被测试功率半导体器件，所述被测试功率半导体器件的等效输出电容的输入端接地，所述等效输出电容的输出端连接第一电阻的第二端。
所述第一电阻的第一端连接机械开关的第二端。
直流电源连接在所述机械开关的第一端和地之间；利用所述机械开关使所述直流电源提供的测试电压为无抖动的阶跃信号。
电压测试仪连接在所述等效输出电容的输入端和输出端之间。
所述电压测试仪用于测试电容电压随时间的变化曲线；所述电容电压为所述等效输出电容的输入端和输出端之间的电压。
所述电压测试仪在所述机械开关导通时获取所述电容电压的变化曲线。
所述等效输出电容的测试值根据所述测试电压、所述第一电阻和所述电容电压的变化曲线得到，计算公式为：
其中，Vin为所述测试电压，R1表示所述第一电阻的电阻值，Vc表示所述电容电压，t表示在所述电容电压的变化曲线上和Vc对应的时间，Coss表示所述等效输出电容的测试值。
进一步的改进是，所述被测试功率半导体器件包括：MOSFET或IGBT。
进一步的改进是，所述MOSFET包括超结MOSFET或SGT MOSFET。
进一步的改进是，所述被测试功率半导体器件为MOSFET时，所述MOSFET的源极为所述等效输出电容的输入端，所述MOSFET的漏极为所述等效输出电容的输出端，所述MOSFET的源极和栅极之间连接有第二电阻，所述第二电阻的电阻值小于所述第一电阻的电阻值，所述第二电阻的大小保证所述MOSFET不导通。
所述被测试功率半导体器件为IGBT时，所述IGBT的发射极为所述等效输出电容的输入端，所述IGBT的集电极为所述等效输出电容的输出端，所述IGBT的发射极和栅极之间连接有第二电阻，所述第二电阻的电阻值小于所述第一电阻的电阻值，所述第二电阻的大小保证所述IGBT不导通。
进一步的改进是，所述直流电源通过一种以上的电源转换器实现。
进一步的改进是，所述电压测试仪包括示波器。
进一步的改进是，第一电容连接在所述机械开关的第一端和地之间，所述第一电容的ESR和ESL都降低到能被忽略，ESR为所述第一电容的等效串联电阻，ESL为所述第一电容的等效串联电感。
进一步的改进是，所述电压测试仪通过转接装置和所述等效输出电容的输入端或输出端连接。
本实用新型通过机械开关将直流电源导入到连接有第一电阻的被测试功率半导体器件的等效输出电容的输出端即可对等效输出电容提供测试电压，通过电压测试仪对等效输出电容的输入端和输出端的电容电压进行测试并得到电容电压随时间的变化曲线，之后再经过计算即可得到等效输出电容的测试值，和现有测试电路相比，本实用新型不需要设置复杂的半桥电路和驱动电路，所以，本实用新型采用的元器件及支持设备较少，能降低测试电路的复杂度，能在简易条件下实现对等效输出电容的测量；同时，本实用新型还能消除复杂的半桥电路和驱动电路的寄生电容带来的对等效输出电容的测量精度的不利影响，这也使得本实用新型能实现对功率半导体器件的等效输出电容进行精准测量，总之，本实用新型能在使用用料欠缺的情况下，方便、迅速、准确的完成被测试功率半导体器件如MOSFET或IGBT的等效输出电容的测试，不用受其他测试电路如驱动电路或者元器件的限制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是本实用新型实施例功率半导体器件的等效输出电容的测试电路的电路图。
具体实施方式
如图1所示，是本实用新型实施例功率半导体器件的等效输出电容的测试电路的电路图；本实用新型实施例功率半导体器件的等效输出电容的测试电路包括：
被测试功率半导体器件101，所述被测试功率半导体器件101的等效输出电容的输入端接地，所述等效输出电容的输出端连接第一电阻R1的第二端。图1中，所述被测试功率半导体器件101也采用DUT表示。
本实用新型实施例中，所述被测试功率半导体器件101采用MOSFET进一步的改进是，所述MOSFET包括超结MOSFET或SGT MOSFET。所述MOSFET的源极为所述等效输出电容的输入端，所述MOSFET的漏极为所述等效输出电容的输出端，所述MOSFET的源极和栅极之间连接有第二电阻R2，所述第二电阻R2的电阻值小于所述第一电阻R1的电阻值，所述第二电阻R2的大小保证所述MOSFET不导通。在其他实施例中，也为：所述被测试功率半导体器件101采用IGBT。所述IGBT的发射极为所述等效输出电容的输入端，所述IGBT的集电极为所述等效输出电容的输出端，所述IGBT的发射极和栅极之间连接有第二电阻R2，所述第二电阻R2的电阻值小于所述第一电阻R1的电阻值，所述第二电阻R2的大小保证所述IGBT不导通。
所述第一电阻R1的第一端连接机械开关102的第二端。
直流电源103连接在所述机械开关102的第一端和地之间；利用所述机械开关102使所述直流电源103提供的测试电压为无抖动的阶跃信号。图1中，所述直流电源103也采用DC表示。
本实用新型实施例中，所述直流电源103采用各种电源转换器实现。
第一电容105连接在所述机械开关102的第一端和地之间，所述第一电容105的ESR和ESL都降低到能被忽略，ESR为所述第一电容105的等效串联电阻，ESL为所述第一电容105的等效串联电感。也即，所述第一电容105采用各种极小ESR和ESL的电容元器件实现。
电压测试仪104连接在所述等效输出电容的输入端和输出端之间。
所述电压测试仪104用于测试电容电压随时间的变化曲线；所述电容电压为所述等效输出电路的输入端和输出端之间的电压。
所述电压测试仪104在所述机械开关102导通时获取所述电容电压的变化曲线。
本实用新型实施例中，所述电压测试仪104包括示波器。
所述电压测试仪104通过转接装置106和所述等效输出电容的输入端或输出端连接。
所述等效输出电容的测试值根据所述测试电压、所述第一电阻R1和所述电容电压的变化曲线得到，计算公式为：
其中，Vin为所述测试电压，R1表示所述第一电阻R1的电阻值，Vc表示所述电容电压，t表示在所述电容电压的变化曲线上和Vc对应的时间，Coss表示所述等效输出电容的测试值。
本实用新型实施例通过机械开关102将直流电源103导入到连接有第一电阻R1的被测试功率半导体器件101的等效输出电容的输出端即可对等效输出电容提供测试电压，通过电压测试仪104对等效输出电容的输入端和输出端的电容电压进行测试并得到电容电压随时间的变化曲线，之后再经过计算即可得到等效输出电容的测试值，和现有测试电路相比，本实用新型实施例不需要设置复杂的半桥电路和驱动电路，所以，本实用新型实施例采用的元器件及支持设备较少，能降低测试电路的复杂度，能在简易条件下实现对等效输出电容的测量；同时，本实用新型实施例还能消除复杂的半桥电路和驱动电路的寄生电容带来的对等效输出电容的测量精度的不利影响，这也使得本实用新型实施例能实现对功率半导体器件的等效输出电容进行精准测量，总之，本实用新型实施例能在使用用料欠缺的情况下，方便、迅速、准确的完成被测试功率半导体器件101如MOSFET或IGBT的等效输出电容的测试，不用受其他测试电路如驱动电路或者元器件的限制。
以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于，包括：
被测试功率半导体器件，所述被测试功率半导体器件的等效输出电容的输入端接地，所述等效输出电容的输出端连接第一电阻的第二端；
所述第一电阻的第一端连接机械开关的第二端；
直流电源连接在所述机械开关的第一端和地之间；利用所述机械开关使所述直流电源提供的测试电压为无抖动的阶跃信号；
电压测试仪连接在所述等效输出电容的输入端和输出端之间；
所述电压测试仪用于测试电容电压随时间的变化曲线；所述电容电压为所述等效输出电容的输入端和输出端之间的电压；
所述电压测试仪在所述机械开关导通时获取所述电容电压的变化曲线；
所述等效输出电容的测试值根据所述测试电压、所述第一电阻和所述电容电压的变化曲线得到，计算公式为：
Vin×(1-e-t/R1×Coss)＝Vc；
其中，Vin为所述测试电压，R1表示所述第一电阻的电阻值，Vc表示所述电容电压，t表示在所述电容电压的变化曲线上和Vc对应的时间，Coss表示所述等效输出电容的测试值。
2.如权利要求1所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：所述被测试功率半导体器件包括：MOSFET或IGBT。
3.如权利要求2所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：所述MOSFET包括超结MOSFET或SGT MOSFET。
4.如权利要求2所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：所述被测试功率半导体器件为MOSFET时，所述MOSFET的源极为所述等效输出电容的输入端，所述MOSFET的漏极为所述等效输出电容的输出端，所述MOSFET的源极和栅极之间连接有第二电阻，所述第二电阻的电阻值小于所述第一电阻的电阻值，所述第二电阻的大小保证所述MOSFET不导通；
所述被测试功率半导体器件为IGBT时，所述IGBT的发射极为所述等效输出电容的输入端，所述IGBT的集电极为所述等效输出电容的输出端，所述IGBT的发射极和栅极之间连接有第二电阻，所述第二电阻的电阻值小于所述第一电阻的电阻值，所述第二电阻的大小保证所述IGBT不导通。
5.如权利要求1所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：所述直流电源通过一种以上的电源转换器实现。
6.如权利要求1所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：所述电压测试仪包括示波器。
7.如权利要求1或4所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：第一电容连接在所述机械开关的第一端和地之间，所述第一电容的ESR和ESL都降低到能被忽略，ESR为所述第一电容的等效串联电阻，ESL为所述第一电容的等效串联电感。
8.如权利要求1或6所述的功率半导体器件的等效输出电容的测试电路，其特征在于：所述电压测试仪通过转接装置和所述等效输出电容的输入端或输出端连接。
Priority Applications (1)
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| CN202222697595.3U CN218917514U (zh) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | 功率半导体器件的等效输出电容的测试电路 |
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