CN218956687U - 一种功率器件结电容测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率器件结电容测试系统，该系统包括提供测试用偏置信号的电源、用于测试功率器件结电容的测试仪、以及布设有测试电路的测试板，所述测试电路包括隔直电容，所述隔直电容的第一极板接作为所述测试板的第一连接端，用于所述测试仪的高电源端或低电源端接入，第二极板作为所述测试板的第二连接端，用于电源、待测功率器件接入。本实用新型提供的测试系统实现了对功率器件结电容的检测；采用低成本的LCR电桥测试仪实现对结电容的检测，降低了测试成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种功率器件结电容测试系统。
背景技术
功率器件，也被称为电力电子器件，简单来说，就是具有处理高电压、大电流能力的功率型半导体器件。功率器件包括P结，PN结的两个极板会形成电容，即结电容。
结电容包括分为势垒电容和扩散电容，尽管结电容的容值非常小，对电路稳定性的影响却是不容忽视的，可能引起电高频自激振荡。为保证功率器件结电容在设计范围内，在出厂或使用前，对功率器件结电容进行检测则必不可少，以确保功率器件结电容在设计范围内。正是在这一前提下，提出了本实用新型。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种功率器件结电容测试系统，可以有效对功率器件的结电容进行检测。
为此，本实用新型提供的测试系统包括提供测试用偏置信号的电源、用于测试功率器件结电容的测试仪、以及布设有测试电路的测试板，所述测试电路包括隔直电容，所述隔直电容的第一极板接作为所述测试板的第一连接端，用于所述测试仪的高电源端或低电源端接入，第二极板作为所述测试板的第二连接端，用于电源、待测功率器件接入。
在一些实施方式中，所述测试电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的一端分别作为所述测试板的第三连接端和第四连接端，用于待测试功率器件接入，另一端分别作为所述测试板的第五连接端和第六连接端，用于电源接入。
在一些实施方式中，所述测试仪为LCR电桥测试仪。
本实用新型的技术效果是：本实用新型提供的测试系统实现了对功率器件结电容的检测；采用低成本的LCR电桥测试仪实现对结电容的检测，降低了测试成本。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：
图1为本发明提供测试系统用于测试待测功率器件输入电容Ciss的测试原理图；
图2为本发明提供测试系统用于测试待测功率器件输出电容Coss的测试原理图；
图3为本发明提供测试系统用于测试待测功率器件反馈电容Crss的测试原理图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
结电容包括分为势垒电容和扩散电容，尽管结电容的容值非常小，对电路稳定性的影响却是不容忽视的，可能引起电高频自激振荡。为了分析问题的方便，利用分布电容对结电容参数进行分析，分布电容大大小与源-漏极电压VDSS有关，故这些分布电容也可以被称为动态参数，分布电容具体如下：
输入电容(lnput Capacitance)：Ciss＝Cgd十Cgs
输出电容(Output Capacitance)：Coss＝Cgd+Cds
逆导电容(Reverse Transfer Capacitance)：Crss＝Cgd
无论是Ciss、Coss、Crss中的哪一个，尽量小一些。
本实用新型提供了一种可以对输入电容Ciss、输出电容Coss和逆导电容Crss进行测试的测试系统。结合体1-3，该系统包括提供测试用偏置信号的电源、用于测试功率器件结电容的测试仪、以及布设有测试电路的测试板，测试电路包括隔直电容C1，隔直电容C1的第一极板接作为测试板的第一连接端，用于测试仪的高电源端或低电源端接入，第二极板作为测试板的第二连接端，用于电源、待测功率器件接入。
该系统测试仪被配置为LCR电桥测试仪，LCR电桥测试仪通过自身产生高频交流信号，对被测电容测试；因被测功率管在不同电压下具有不同的容值，故需要外加电源但同时又不能影响LCR电桥的测试，故本系统配置隔直电容，隔直电容通交流，LCR高频交流信号可通过。本系统直接测量得到输入电容Ciss、输出电容Coss和逆导电容Crss，结合输入电容Ciss、输出电容Coss和逆导电容Crss与Cgd、Cgs、Cds的关系，即可实现对功率器件结电容的测试。
本公开系统用于测试功率器件输入电容Ciss时，待测功率器件Q1的高电源端和低电源端分别用于电源接入，控制端接测试板的第二连接端；LCR电桥测试仪的高电源端接入测试板的第一连接端，低电源端与待测功率器件Q1的低电源端相连。
用于测试输出电容Coss时，待测功率器件Q1的高电源端接测试板的第二连接端，低电源端接LCR电桥测试仪的高电源端，控制端接LCR电桥测试仪的高电源端；LCR电桥测试仪的低电源端接入测试板的第一连接端，电源接入待测功率器件Q1的高、低电源。
用于测试输出电容Crss时，待测功率器件Q1的高电源端接测试板第二连接端，低电源端接地并接LCR电桥测试仪的GND端，控制端接LCR电桥测试仪的高电源端；LCR电桥测试仪的低电源端接入测试板的第一连接端，电源接入待测功率器件Q1的高、低电源。
电源接入，提供待测功率器件Q1的偏置信号，以保证待测功率器件Q1能够在控制端接入有效信号时导通，以测量目标电容值；LCR电桥测试仪产生交流信号接入待测功率器件Q1控制端，待测功率器件Q1导通后，LCR电桥测试仪产生交流信号从高电源端输出经导通的待测功率器件Q1回到LCR电桥测试仪的低电源端，形成一个回路，根据欧姆定律即可得到待测功率器件Q1的输入电容Ciss、输出电容Coss和输出电容Crss。
为保证测试的准确性，本公开的测试系统还包括第一电阻R2和第二电阻R3，第一电阻R2和第二电阻R3的一端分别作为测试板的第三连接端和第四连接端，用于待测试功率器件接入，另一端分别作为测试板的第五连接端和第六连接端，用于电源接入。第一电阻R2和第二电阻R3用于限流，以提供待测功率器件Q1有效的偏置信号；且在待测功率器件Q1导通状态下，起到隔离作用，避免电源被短接，导致电源损坏。第一电阻R2和第二电阻R3的阻值根据测试要求进行配置，如1KΩ～1MΩ范围选配，或其它范围选配。
利用配置有第一电阻R2和第二电阻R3测试系统对输入电容Ciss、输出电容Coss和逆导电容Crss进行测试时，其电路搭建分别如图1-3所示。
如图1所示，对输入电容Ciss测试，待测功率器件Q1的高电源端、低电源端和控制端分别接测试板的第三连接端、第四连接端和第二连接端；LCR电桥测试仪的高电源端接入测试板第一连接端，低电源端与待测功率器件Q1的低电源端连接，在待测功率器件Q1的控制端和低电源端之间串联有电阻R1，测试板的第三、第四连接端之间串联有电容C2。
如图2所示，对输入电容Coss测试，待测功率器件Q1的高电源端接测试板的第二连接端和第三连接端，低电源端接LCR电桥测试仪的高电源端和第四连接端，控制端接LCR电桥测试仪的高电源端；LCR电桥测试仪的低电源端接入测试板的第一连接端。
如图3所示，对输入电容Crss测试，待测功率器件Q1的高电源端接测试板的第二连接端和第三连接端，低电源端接地并接LCR电桥测试仪的GND端和第四连接端，控制端接LCR电桥测试仪的高电源端；LCR电桥测试仪的低电源端接入测试板的第一连接端。
电源经第五、第六连接端接入。
为说明本测试系统测试结果的准确性，本公开在此利用本测试系统与专用设备T342分别对CCG40Q120KAH和CCM70N4-A两款产品进行测试，测试结果分别如表1、2所示。
表1专用设备T342测试数据结果
表2本测试系统测试数据结果
根据表1、2可以看出，通过CCG40Q120KAH和CCM70N4-A两款产品的数据对比，两种测试方法效果相同，也就是说本测试系统测试结果准确。相较于现有结电容测试系统RMB100万左右，本系统成本低(结合公司现有的电源(价格RMB2000元)和现有的LCR电桥测试仪(价格RMB20000元))，但测试效果与专用测试设备相同。
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。
Claims (6)
1.一种功率器件结电容测试系统，其特征在于，该系统包括提供测试用偏置信号的电源、用于测试功率器件结电容的测试仪、以及布设有测试电路的测试板，所述测试电路包括隔直电容，所述隔直电容的第一极板接作为所述测试板的第一连接端，用于所述测试仪的高电源端或低电源端接入，第二极板作为所述测试板的第二连接端，用于电源、待测功率器件接入。
2.根据权利要求1所述的功率器件结电容测试系统，其特征在于，所述测试电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的一端分别作为所述测试板的第三连接端和第四连接端，用于待测试功率器件接入，另一端分别作为所述测试板的第五连接端和第六连接端，用于电源接入。
3.根据权利要求2所述的功率器件结电容测试系统，其特征在于，所述测试电路还包括所述第三连接端和所述第四连接端之间的电容，以及一端接所述第二连接端，另一端接所述测试仪低电源端的电阻；待测功率器件的高电源端和低电源端分别接所述第三连接端和所述第四连接端，控制端接所述第二连接端；所述测试仪的高电源端接入所述第一连接端。
4.根据权利要求2所述的功率器件结电容测试系统，其特征在于，所述待测功率器件的高电源端接所述第二连接端和所述第三连接端，低电源端接所述测试仪的高电源端和所述第四连接端，控制端接所述测试仪的高电源端；所述测试仪的低电源端接入所述第一连接端。
5.根据权利要求2所述的功率器件结电容测试系统，其特征在于，所述待测功率器件的高电源端接所述第二连接端和所述第三连接端，低电源端接地并接所述测试仪的GND端和所述第四连接端，控制端接所述测试仪的高电源端；所述测试仪的低电源端接入所述第一连接端。
6.根据权利要求1所述的功率器件结电容测试系统，其特征在于，所述测试仪为LCR电桥测试仪。
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