CN2847309Y - 一种平板式半导体器件稳态热阻测试装置 - Google Patents

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颜家圣
吴拥军
邹宗林
羊北平
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Hubei TECH Semiconductors Co., Ltd.
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Abstract

本实用新型为一种平板式半导体器件稳态热阻测试装置。属于功率电力电子器件(整流管、晶闸管、IGBT、GTO、IGCT等)的热阻技术领域。它主要解决传统热阻测试设备复杂、投资大、测试精度低、测试结果重复性差的问题。它的主要特征是包括可调整压力的恒定压力夹具；在该恒定压力夹具的底部设有发热底板，上部设有冷却终端；并且在发热底板、冷却终端上分别设有标准热阻，建立一条包含热源、标准热阻、被测器件和冷却终端的热流通道，通过测试标准热阻和被测器件两端的温度值，可以准确计算出器件的热阻。特别适用于各类平板式功率半导体器件热阻的测试。

Description

一种平板式半导体器件稳态热阻测试装置
技术领域
本实用新型涉及平板式功率半导体器件的稳态热阻测试装置。属于功率电力电子器件(整流管、晶闸管、IGBT、GTO、IGCT等)的热阻技术领域。
背景技术
功率半导体器件的热阻是器件性能参数的重要指标，热阻的定义为：在热平衡条件下，两规定点温度差与产生这两点温差的耗散功率之比。热阻反映了器件的散热能力。平板式器件，传统的测试方法如图1所示，大功率电源1对被测器件2通以加热电流，热平衡时，测出结温Tj、壳温TC、和加热功率P，根据下式计算出结壳热阻Rjc。
                      Rjc＝(Tj-TC)/P
器件内部结温Tj无法直接测量，只有采用热敏电压等效法。先对被测器件进行热敏特性测试，得到热敏曲线。在热阻测试过程中，通过热敏电源4对被测试器件2施加热敏电流，通过测热敏压降测试仪3测试热敏压降，再通过测得的热敏曲线转换成结温，该法操作复杂，误差较大。
加热功率P的测量，采用直流电源时，通过测试元件直流压降获得，但直流大电流稳流系统设备较复杂；采用正弦半波电源时，通过测试元件平均压降换算，误差较大。若对元件导通压降波形进行采样，通过与电流积分计算出功率，则设备线路非常复杂，且计算结果误差较大。
由于结温Tj和加热功率P的测量误差，采用传统测试方法，热阻Rjc的重复性较差，一般在30％以上，同时设备复杂，投资较大。
发明内容
本实用新型的目的就是针对上述不足之处提供一种适用于平板式功率半导体元器件稳态热阻、测试精度高、测试重复性好的测试装置。
本实用新型的技术解决方案是：一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：包括可调整压力的恒定压力夹具；在该恒定压力夹具的底部设有发热底板，上部设有冷却终端；并且在发热底板、冷却终端上分别设有标准热阻。
本实用新型的技术解决方案中所述的发热底板可以是由金属材料制成的电加热恒温热源。
本实用新型的技术解决方案中所述的冷却终端可以是由恒温、恒流的循环水系统构成的。
本实用新型的技术解决方案中所述的标准热阻可以是圆柱形金属标准热阻。
本实用新型的技术解决方案中所述的圆柱形金属标准热阻的直径可以为10mm-150mm。
本实用新型的技术解决方案中所述的标准热阻外可以覆绝热保温材料。
本实用新型由于采用由恒定压力夹具、发热底板、冷却终端和标准热阻构成的测试平板式功率半导体器件热阻的装置，因而在测试平板式功率半导体器件热阻时，建立一条将被测器件串联于其中的热流通道，通过测试通道中标准热阻的两端温度差，得到热流功率，再通过测试被测器件的两端温差，计算出被测器件的热阻。因此，采用本实用新型测试平板式功率半导体器件热阻克服了现有热敏电压等效法间接测量器件内部结温而导致的操作复杂、误差较大的不足，具有操作简单、测试精度高、测试重复性好的特点，主要用于平板式功率半导体元器件稳态热阻的测试。
附图说明
图1是传统热阻测试方法示意图；
图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型技术解决方案如图2所示。本实用新型由恒定压力夹具10、发热底板5、标准热阻6、8、被测器件7、冷却终端9构成，其中，热流通道包括：发热底板5、标准热阻6、被测器件7、标准热阻8、冷却终端9。
本实用新型技术解决方案中热流通道中的各部分元件，采用恒定压力夹具10紧固，压力可调整。
发热底板5是由金属材料制成的电加热恒温热源。也可采用其它常规的恒温热源。
本实用新型技术解决方案中冷却终端9为水冷却终端，由恒温、恒流循环水系统11提供。也可采用其它常规的冷却终端。
本实用新型技术解决方案中标准热阻6、8外层覆盖有保温材料12，如保温石棉等。标准热阻6、8为圆柱形金属标准热阻。标准热阻6、8的直径可采用10mm-150mm。
本实用新型技术解决方案中的温度测量采用高精度测量探头和数字温度显示仪，实时测量。
恒温发热底板5通过标准热阻6、被测器件7、标准热阻8、水冷却终端9散发热量。待热平衡后，测试各点温度T1、T2、T3、T4。可以计算出热流量为：PAV＝((T1-T2)/R1+(T3-T4)/R2)/2
于是有被测器件两端热阻RAK＝(T2-T3)/PAV
被测器件结到外壳热组，实际为两个1/2RAK的并联，故有：
Rjc＝RAK/4
即通过本实用新型可方便测试出平板式功率半导体器件的热阻。

Claims (6)

1、一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：包括可调整压力的恒定压力夹具(10)；在该恒定压力夹具(10)的底部设有发热底板(5)，上部设有冷却终端(9)；并且在发热底板(5)、冷却终端(9)上分别设有标准热阻(6、8)。
2、根据权利要求1所述的一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：所述的发热底板(5)是由金属材料制成的电加热恒温热源。
3、根据权利要求1或2所述的一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：所述的冷却终端(9)是由恒温、恒流的循环水系统(11)构成的。
4、根据权利要求1或2所述的一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：所述的标准热阻(6、8)是圆柱形金属标准热阻。
5、根据权利要求4所述的一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：所述的圆柱形金属标准热阻(6、8)的直径为10mm-150mm。
6、根据权利要求1或2所述的一种测试平板式功率半导体器件热阻的装置，其特征是：所述的标准热阻(6、8)外覆绝热保温材料(12)。
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