KR20220033143A - Apparatus for analyzing characteristic of power semiconductor device using double pulse test and method for controlling thereof - Google Patents

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KR20220033143A
KR20220033143A KR1020200115154A KR20200115154A KR20220033143A KR 20220033143 A KR20220033143 A KR 20220033143A KR 1020200115154 A KR1020200115154 A KR 1020200115154A KR 20200115154 A KR20200115154 A KR 20200115154A KR 20220033143 A KR20220033143 A KR 20220033143A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for analyzing a characteristic of a power semiconductor device using a double pulse test and a method for controlling the same. The apparatus includes: a power supply device supplying electric power in a constant voltage mode or a constant current mode; a test jig performing a double pulse test including an analysis target power semiconductor device; a sensor unit measuring the state of the power semiconductor device by the double pulse test; a DAQ module transmitting power semiconductor device state information measured by the sensor unit, receiving test jig state information, and transmitting a gate signal of the power semiconductor device to the test jig; and a PC receiving the power semiconductor device state information and the test jig state information through the DAQ module, storing the power semiconductor device state information as characteristic information, generating a gate signal corresponding to the test of the power semiconductor device, and controlling the test of the power semiconductor device in accordance with the test jig state information.

Description

이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치 및 그 제어 방법{Apparatus for analyzing characteristic of power semiconductor device using double pulse test and method for controlling thereof} Apparatus for analyzing characteristic of power semiconductor device using double pulse test and method for controlling thereof

본 발명은 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test and a method for controlling the same.

일반적으로 전력반도체소자는 제조사에서 정격 사양을 제공한다. 이러한 정격 사양은 실험적 데이터가 아닌 계산에 의한 것이다. 추가적으로, 애플리케이션 노트를 통하여 실부하 실험 데이터를 제공하기도 하지만, 이 또한 특정된 애플리케이션 회로를 통한 실험 데이터로서 다양한 애플리케이션에 적합한 데이터가 아니다.In general, for power semiconductor devices, rated specifications are provided by manufacturers. These ratings are by calculation, not experimental data. In addition, although the actual load test data is provided through the application note, this is also the experimental data through the specified application circuit and is not data suitable for various applications.

한편, 전력반도체소자를 사용한 전력변환시스템의 개발과정에서는 애플리케이션 회로, 스위칭 주파수, 방열 조건 등에 의해 특성이 달라지기 때문에 전력반도체소자는 이와 같이 제공되는 사양과 상이한 특성을 나타내는 문제가 빈번하다. 아울러, 전력반도체소자의 스위칭 주파수에 따른 온도특성, 게이트 손실, 오실레이션 문제 등으로 인해 개발 기간 및 개발 비용이 증가된다. On the other hand, in the process of developing a power conversion system using a power semiconductor device, since characteristics vary depending on an application circuit, a switching frequency, a heat dissipation condition, etc., the power semiconductor device frequently exhibits characteristics different from the provided specifications. In addition, the development period and development cost increase due to temperature characteristics, gate loss, and oscillation problems according to the switching frequency of the power semiconductor device.

KRKR 2011-00454052011-0045405 AA

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 시스템 사양에 따른 실부하 조건에서 정확한 특성을 측정할 수 있는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention provides an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test capable of measuring accurate characteristics under an actual load condition according to system specifications and a method for controlling the same would like to provide

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 정전압 모드 또는 정전류 모드로 전원을 공급하는 전원공급장치; 분석 대상 전력반도체소자를 포함하는 이중 펄스 테스트를 수행하는 테스트 지그; 상기 이중 펄스 테스트에 의한 상기 전력반도체소자의 상태를 측정하는 센서부; 상기 센서부에서 측정된 상기 전력반도체소자의 상태 정보를 전송하고, 상기 테스트 지그의 상태 정보를 수신하며 상기 테스트 지그로 상기 전력반도체소자의 게이트 신호를 전송하는 DAQ 모듈; 및 상기 DAQ 모듈을 통하여 상기 전력반도체소자의 상태 정보 및 상기 테스트 지그의 상태 정보를 수신하여 상기 전력반도체소자의 상태 정보를 특성 정보로서 저장하며 상기 전력반도체소자의 테스트에 대응하는 상기 게이트 신호를 생성하고 상기 테스트 지그의 상태 정보에 따라 상기 전력반도체소자의 테스트를 제어하는 PC;를 포함하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a power supply for supplying power in a constant voltage mode or a constant current mode; a test jig for performing a double pulse test including a power semiconductor device to be analyzed; a sensor unit for measuring the state of the power semiconductor device by the double pulse test; a DAQ module that transmits the state information of the power semiconductor device measured by the sensor unit, receives the state information of the test jig, and transmits a gate signal of the power semiconductor device to the test jig; and receiving the state information of the power semiconductor device and the state information of the test jig through the DAQ module, storing the state information of the power semiconductor device as characteristic information, and generating the gate signal corresponding to the test of the power semiconductor device and a PC for controlling the test of the power semiconductor device according to the state information of the test jig; is provided.

일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 테스트 지그 내의 전류를 측정하는 전류 센서; 상기 테스트 지그 내의 전압을 측정하는 전압 센서; 및 상기 전력반도체소자의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit includes a current sensor for measuring the current in the test jig; a voltage sensor measuring a voltage in the test jig; and a temperature sensor for measuring the temperature of the power semiconductor device.

일 실시예에서, 상기 테스트 지그는 상기 전원공급장치로부터 전원을 공급받는 전원입력단과 상기 전력반도체소자 사이에 직렬로 연결되는 인덕터; 및 상기 인덕터에 병렬로 연결되며 양극이 상기 전력반도체소자에 연결되고 음극이 상기 전원입력단에 연결되는 다이오드를 포함할 수 있다.In an embodiment, the test jig includes an inductor connected in series between a power input terminal receiving power from the power supply and the power semiconductor device; and a diode connected in parallel to the inductor, an anode connected to the power semiconductor device, and a cathode connected to the power input terminal.

일 실시예에서, 상기 테스트 지그는 상기 전력반도체소자, 상기 인덕터 및 상기 다이오드를 수용하는 지그 케이스; 및 상기 지그 케이스의 개폐 상태에 따라 온오프되는 스위치;를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the test jig includes a jig case accommodating the power semiconductor device, the inductor, and the diode; and a switch turned on and off according to the opening and closing state of the jig case.

일 실시예에서, 상기 테스트 지그는 상기 스위치의 온오프 상태를 상기 테스트 지그의 상태 정보로서 상기 DAQ 모듈을 통하여 상기 PC로 전송할 수 있다.In an embodiment, the test jig may transmit the on-off state of the switch to the PC through the DAQ module as state information of the test jig.

일 실시예에서, 상기 PC는 상기 전력반도체소자의 상태 정보에 따라 턴온/오프 특성 파라미터 및 역회복 특성 파라미터를 산출할 수 있다.In an embodiment, the PC may calculate a turn-on/off characteristic parameter and a reverse recovery characteristic parameter according to the state information of the power semiconductor device.

일 실시예에서, 상기 턴온/오프 특성 파라미터는 턴온-오프 시간, 상승시간, 하강 시간, 전압 변화율(dv/dt) 및 전류 변화율(di/dt)을 포함하고, 상기 역회복 특성 파라미터는 역회복 시간 및 역회복 전류를 포함할 수 있다.In an embodiment, the turn-on/off characteristic parameter includes a turn-on-off time, a rise time, a fall time, a voltage change rate (dv/dt), and a current change rate (di/dt), and the reverse recovery characteristic parameter is reverse recovery time and reverse recovery current.

일 실시예에서, 상기 PC는 실부하 조건에 따라 상기 전력반도체소자의 턴온 시간을 가변하여 상기 인덕터의 피크 전류(ΔIL)의 크기를 제어할 수 있다.In an embodiment, the PC may control the magnitude of the peak current ΔI L of the inductor by varying the turn-on time of the power semiconductor device according to an actual load condition.

일 실시예에서, 상기 인덕터의 피크 전류(ΔIL)의 크기는 하기의 식에 의해 산출한다: In one embodiment, the magnitude of the peak current (ΔI L ) of the inductor is calculated by the following equation:

Figure pat00001
,
Figure pat00002
Figure pat00001
,
Figure pat00002

여기서, VDC는 상기 전원공급장치로부터 제공하는 전원의 직류 전압, L은 상기 인덕터의 인덕턴스, TON은 상기 전력반도체소자의 턴온 시간, IL *는 실부하 조건에 따른 사용자 설정값일 수 있다. Here, V DC is the DC voltage of the power provided from the power supply device, L is the inductance of the inductor, T ON is the turn-on time of the power semiconductor device, I L * may be a user set value according to the actual load condition.

일 실시예에서, 상기 PC는 상기 전력반도체소자의 턴온 시점에서 소스-드레인간 전압 및 전류 변화에 의한 에너지 손실을 산출할 수 있다.In an embodiment, the PC may calculate an energy loss due to a change in a voltage and current between a source and a drain when the power semiconductor device is turned on.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 바와 같은 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법으로서, 테스트를 위한 테스트 모드 및 전원공급장치를 설정하는 테스트 설정 단계; 상기 설정에 따라 이중 펄스 테스트를 위한 테스트 조건을 설정하는 이중 펄스 테스트 설정 단계; 상기 이중 펄스 테스트를 위한 테스트 조건에 따라 상기 전력반도체소자의 게이트 신호를 출력하는 단계; 상기 전력반도체소자가 파손되는지 확인하는 단계; 상기 전력반도체소자가 파손되지 않은 경우, 이중 펄스 테스트를 수행하는 단계; 및 상기 전력반도체소자가 파손된 경우 테스트를 종료하는 단계를 포함하고, 상기 이중 펄스 테스트를 수행하는 단계는 상기 전력반도체소자의 상태를 측정하여 상기 전력반도체소자의 특성 파라미터를 산출한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a control method of a power semiconductor device characteristic analysis apparatus using the double pulse test as described above, comprising: a test setting step of setting a test mode and a power supply for testing; a double pulse test setting step of setting test conditions for the double pulse test according to the setting; outputting a gate signal of the power semiconductor device according to a test condition for the double pulse test; checking whether the power semiconductor device is damaged; performing a double pulse test when the power semiconductor device is not damaged; and terminating the test when the power semiconductor device is damaged, wherein performing the double pulse test calculates a characteristic parameter of the power semiconductor device by measuring the state of the power semiconductor device.

일 실시예에서, 상기 제어 방법은 상기 테스트 지그의 지그 케이스의 상태를 판단하는 단계; 상기 지그 케이스가 개방된 경우, 테스트 지그 에러를 알람하는 단계; 및 상기 지그 케이스가 닫힌 경우, 이중 펄스 테스트를 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the control method comprises the steps of determining the state of the jig case of the test jig; alarming a test jig error when the jig case is opened; and performing a double pulse test when the jig case is closed.

일 실시예에서, 상기 제어 방법은 상기 테스트 설정 단계의 테스트 모드를 판단하는 단계; 상기 테스트 모드가 전류 도통 테스트인 경우, 상기 설정에 따라 전류 도통 테스트를 위한 테스트 조건을 설정하는 전류 도통 테스트 설정 단계; 상기 전류 도통 테스트를 위한 테스트 조건에 따라 상기 전력반도체소자의 게이트 신호를 출력하는 단계; 상기 전력반도체소자가 파손되는지 확인하는 단계; 및 상기 전력반도체소자가 파손되지 않은 경우, 전류 도통 테스트를 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전류 도통 테스트를 수행하는 단계는 상기 전력반도체소자의 상태를 측정하여 상기 전력반도체소자의 특성 파라미터를 산출할 수 있다.In one embodiment, the control method includes: determining a test mode of the test setting step; a current continuity test setting step of setting test conditions for the current continuity test according to the setting when the test mode is the current continuity test; outputting a gate signal of the power semiconductor device according to a test condition for the current continuity test; checking whether the power semiconductor device is damaged; and performing a current continuity test when the power semiconductor device is not damaged. Here, in the performing the current continuity test, a characteristic parameter of the power semiconductor device may be calculated by measuring a state of the power semiconductor device.

일 실시예에서, 상기 제어 방법은 상기 전력반도체소자의 현재 온도가 설정 온도 이상인지의 여부를 판단하는 제1판단 단계; 및 상기 전력반도체소자가 파손되거나, 상기 현재 온도가 상기 설정 온도보다 큰 경우 테스트를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the control method includes a first determination step of determining whether the current temperature of the power semiconductor device is equal to or greater than a set temperature; and terminating the test when the power semiconductor device is damaged or the current temperature is greater than the set temperature.

일 실시예에서, 상기 제어 방법은 현재 시간이 테스트 설정 시간보다 큰지의 여부를 판단하는 제2판단 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 현재 시간이 상기 테스트 설정 시간보다 큰 경우 테스트를 종료할 수 있다.In an embodiment, the control method may further include a second determining step of determining whether the current time is greater than the test set time. Here, when the current time is greater than the test set time, the test may be terminated.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치 및 그 제어 방법은 센서부와 PC를 이용하여 전력변환 시스템의 사양에 따른 실부하 조건에서 이중 펄스 테스트를 활용하여 전력반도체소자의 특성을 분석함으로써, 별도의 전용 측정 장비를 구비하지 않고도 전력반도체소자의 실부하 조건에 대한 특성을 분석할 수 있다. A power semiconductor device characteristic analysis apparatus using a double pulse test and a control method therefor according to an embodiment of the present invention utilize a double pulse test under an actual load condition according to the specifications of a power conversion system using a sensor unit and a PC. By analyzing the characteristics of the device, it is possible to analyze the characteristics of the actual load condition of the power semiconductor device without a separate dedicated measuring device.

또한, 본 발명은 PC를 이용하여 전력반도체소자의 특성 분석을 제어함으로써, 고가의 전용 측정 장비와 활용도가 상대적으로 낮은 신호발생기를 구비할 필요가 없어 분석 장치를 간소화하는 동시에 전력반도체소자의 측정 비용을 경감할 수 있다. In addition, the present invention controls the analysis of the characteristics of the power semiconductor device using a PC, thereby simplifying the analysis device and the cost of measuring the power semiconductor device at the same time as there is no need to provide an expensive dedicated measuring device and a signal generator with relatively low utilization. can be alleviated.

또한, 본 발명은 공급 전압과 인덕터의 인덕턴스 및 실부하 조건에 따른 사용자 설정값에 따라 전력반도체소자의 특성 분석 테스트를 수행함으로써, 전력반도체소자를 분석하기 위한 실부하 조건을 용이하게 변경할 수 있으므로 다양한 애플리케이션에 대한 전력반도체소자의 특성을 용이하게 분석할 수 있다.In addition, the present invention performs the characteristic analysis test of the power semiconductor device according to the user set value according to the supply voltage, the inductance of the inductor, and the actual load condition, so that the actual load condition for analyzing the power semiconductor device can be easily changed. It is easy to analyze the characteristics of the power semiconductor device for the application.

또한, 본 발명은 실부하 조건을 간단하게 변경함으로써, 다양한 실부하 조건에서 전력반도체소자의 특성을 용이하게 측정할 수 있으므로 전력반도체소자를 이용한 전력변환 시스템의 개발 시간을 단축할 수 있다. In addition, since the present invention can easily measure the characteristics of a power semiconductor device under various actual load conditions by simply changing the actual load condition, it is possible to shorten the development time of a power conversion system using the power semiconductor device.

또한, 본 발명은 테스트 지그(120)가 지그 케이스(121)로 완전히 폐쇄된 상태에서만 테스트를 수행함으로써, 전력반도체소자의 파손 조건까지 측정하는 경우에도 전력반도체소자의 파손에 따른 사용자의 안전을 보장할 수 있다.In addition, the present invention ensures the safety of the user according to the damage of the power semiconductor device even when measuring even the condition of damage of the power semiconductor device by performing the test only in a state in which the test jig 120 is completely closed with the jig case 121 . can do.

또한, 본 발명은 온도 센서를 구비하여 전력반도체소자의 온도 특성을 측정함으로써, 온도 계측을 위한 추가적인 데이터 로거가 필요 없이 전력반도체소자의 온도 특성을 용이하고 저비용을 분석할 수 있다.In addition, the present invention is provided with a temperature sensor to measure the temperature characteristic of the power semiconductor device, so that it is possible to easily analyze the temperature characteristic of the power semiconductor device and low cost without the need for an additional data logger for temperature measurement.

또한, 본 발명은 측정 데이터를 PC에 저장하고 이를 기초로 측성 파라미터를 산출함으로써, 전력반도체소자에 대한 데이터 측정과 특성 파라미터 산출을 함께 수행할 수 있으므로 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 동시에 측정 데이터를 통한 연산에 의해 전력반도체소자의 특성 파라미터를 용이하게 산출할 수 있다.In addition, the present invention stores the measurement data in the PC and calculates the measurement parameters based on the measurement data, so that the data measurement and the characteristic parameter calculation for the power semiconductor device can be performed together, thereby improving the convenience of the user and simultaneously saving the measurement data It is possible to easily calculate the characteristic parameters of the power semiconductor device by the calculation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 테스트 지그의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 전류 도통 테스트를 설명하기 위한 특성 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 이중 펄스 테스트를 설명하기 위한 특성 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 턴-온 에너지 손실의 산출을 설명하기 위한 특성 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 GUI의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 이중 펄스 테스트 절차의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 전류 도통 테스트 절차의 순서도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a test jig of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
3 is a characteristic graph for explaining a current continuity test of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
4 is a characteristic graph for explaining a double pulse test of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
5 is a characteristic graph for explaining the calculation of the turn-on energy loss of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus using the double pulse test according to an embodiment of the present invention.
6 is an example of a GUI of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a control method of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a double pulse test procedure of a control method of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a current continuity test procedure of a control method of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically illustrating embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the illustrated shape may be expected, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Therefore, the embodiment of the present invention should not be construed as limited to the specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a shape change caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 테스트 지그의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention. This is the configuration diagram of the test jig.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전원공급장치(110), 테스트 지그(120), 센서부(130), DAQ 모듈(140) 및 PC(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus 100 for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention includes a power supply device 110 , a test jig 120 , a sensor unit 130 , and a DAQ module. 140 and PC 150 .

전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전압, 전류, 및 스위칭 주파수 등과 같은 전력변환 시스템의 사양에 따른 실부하 조건에서 이중 펄스 테스트를 활용하여 전력반도체소자의 특성을 분석하기 위한 것으로서, PC(150)와 테스트를 전반을 제어하기 위한 소프트웨어를 기반으로 한다. 여기서, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 제조사에서 제공하는 사양 이외에 설계하고자 하는 전력변환 시스템의 사양에 따른 전력반도체소자의 실부하 조건에 대하여 전력반도체소자의 특성을 측정하여 저장하고 기를 기초로 전력반도체소자의 특성을 분석할 수 있다.The power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 is to analyze the characteristics of a power semiconductor device by utilizing a double pulse test under an actual load condition according to the specifications of the power conversion system such as voltage, current, and switching frequency, and the PC 150 ) and the software to control the overall test. Here, the power semiconductor device characteristic analysis device 100 measures and stores the characteristics of the power semiconductor device with respect to the actual load condition of the power semiconductor device according to the specifications of the power conversion system to be designed in addition to the specifications provided by the manufacturer, and stores it based on the Characteristics of power semiconductor devices can be analyzed.

종래에는 측정 장비를 통한 측정 결과를 확인한 후 이를 기초로 외부적인 계산을 통하여 전력반도체소자의 특성 파라미터를 산출하였다. 즉, 종래의 전력반도체소자 분석 장치는 전력반도체소자의 데이터 측정과 특성 파라미터의 산출이 별개로 이루어졌다. Conventionally, after confirming the measurement result through the measuring equipment, the characteristic parameter of the power semiconductor device was calculated through an external calculation based on this. That is, in the conventional power semiconductor device analysis apparatus, data measurement and characteristic parameter calculation of the power semiconductor device are separately performed.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자에 대한 데이터 측정과 특성 파라미터 산출을 동시에 수행할 수 있으므로 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 저장된 측정 데이터를 통한 연산에 의해 전력반도체소자의 특성 파라미터를 용이하게 산출할 수 있다.On the other hand, since the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 using the double pulse test according to an embodiment of the present invention can simultaneously perform data measurement and characteristic parameter calculation for the power semiconductor device, user convenience can be improved. . Moreover, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may easily calculate the characteristic parameter of the power semiconductor device by calculation through the stored measurement data.

전원공급장치(110)는 특성을 분석하고자 하는 전력반도체소자에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 전원공급장치(110)는 테스트 지그(120)에 직류 전원을 제공할 수 있다. 이때, 전원공급장치(110)는 정전압 모드 또는 정전류 모드로 전원을 공급할 수 있다.The power supply device 110 may supply power to a power semiconductor device whose characteristics are to be analyzed. That is, the power supply 110 may provide DC power to the test jig 120 . In this case, the power supply 110 may supply power in a constant voltage mode or a constant current mode.

테스트 지그(120)는 이중 펄스 테스트 및 전류 도통 테스트를 수행하기 위한 것으로, 실부하 조건을 제공할 수 있다. 여기서, 테스트 지그(120)는 분석 대상 전력반도체소자를 포함할 수 있다.The test jig 120 is for performing a double pulse test and a current continuity test, and may provide an actual load condition. Here, the test jig 120 may include a power semiconductor device to be analyzed.

도 2를 참조하면, 테스트 지그(120)는 지그 케이스(121), 스위치(SW), 인덕터(L), 다이오드(D) 및 전력반도체소자(S)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the test jig 120 may include a jig case 121 , a switch SW, an inductor L, a diode D, and a power semiconductor device S.

지그 케이스(121)는 인덕터(L), 다이오드(D) 및 전력반도체소자(S)를 수용할 수 있다. 일례로, 지그 케이스(121)는 내부에 공간을 갖는 박스 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 지그 케이스(121)는 인덕터(L), 다이오드(D) 및 전력반도체소자(S)를 수용하는 본체와 본체를 덮는 커버를 포함할 수 있다.The jig case 121 may accommodate the inductor L, the diode D, and the power semiconductor device S. For example, the jig case 121 may be formed in a box shape having a space therein. In this case, the jig case 121 may include a body accommodating the inductor L, the diode D, and the power semiconductor device S, and a cover covering the body.

스위치(SW)는 지그 케이스(121)의 개폐 상태에 따라 온오프될 수 있다. 일례로, 스위치(SW)는 지그 케이스(121)의 커버 또는 본체에 구비될 수 있다. 이때, 스위치(SW)는 누름식 스위치일 수 있다. 스위치(SW)는 본체에 구비되고 커버에 의해 스위치(SW)가 눌려져 턴온 상태를 유지할 수 있다. 커버가 본체로부터 개방되면 스위치(SW)는 눌림이 해제되어 오프 상태가 될 수 있다. 다른 예로서, 스위치(SW)는 광학식 스위치일 수 있다.The switch SW may be turned on or off according to the opening/closing state of the jig case 121 . For example, the switch SW may be provided on a cover or body of the jig case 121 . In this case, the switch SW may be a push-type switch. The switch SW may be provided in the main body, and the switch SW may be pressed by the cover to maintain a turned-on state. When the cover is opened from the main body, the switch SW is released to be in an off state. As another example, the switch SW may be an optical switch.

여기서, 테스트 지그(120)는 스위치(SW)의 온오프 상태를 테스트 지그(120)의 상태 정보로서 DAQ 모듈(140)을 통하여 PC(150)로 전송할 수 있다.Here, the test jig 120 may transmit the on/off state of the switch SW as state information of the test jig 120 to the PC 150 through the DAQ module 140 .

인덕터(L)는 전원공급장치(110)로부터 전원(VDC)을 공급받는 전원입력단과 분석 대상 전력반도체소자(S) 사이에 직렬로 연결될 수 있다.The inductor L may be connected in series between the power input terminal receiving the power V DC from the power supply 110 and the power semiconductor device S to be analyzed.

다이오드(D)는 인덕터(L)에 병렬로 연결될 수 있다. 이때, 다이오드(D)는 양극이 전력반도체소자(S)에 연결되고, 음극이 전원입력단에 연결될 수 있다. 즉, 다이오드(D)는 전력반도체소자(S)의 턴온시 오프되고, 전력반도체소자의 턴오프시 턴온될 수 있다.The diode D may be connected in parallel to the inductor L. In this case, the diode D may have an anode connected to the power semiconductor device S and a cathode connected to a power input terminal. That is, the diode D may be turned off when the power semiconductor device S is turned on, and may be turned on when the power semiconductor device S is turned off.

다시 도 1을 참조하면, 센서부(130)는 실부하 조건에 따른 전력반도체소자의 상태를 측정할 수 있다. 일례로, 센서부(130)는 이중 펄스 테스트 또는 전류 도통 테스트를 통하여 전력반도체소자의 상태를 측정할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the sensor unit 130 may measure the state of the power semiconductor device according to the actual load condition. For example, the sensor unit 130 may measure the state of the power semiconductor device through a double pulse test or a current continuity test.

이때, 센서부(130)는 높은 해상도를 갖는 고정밀 센서를 포함할 수 있다. 센서부(130)는 전류 센서, 전압 센서 및 온도 센서를 포함할 수 있다.In this case, the sensor unit 130 may include a high-precision sensor having a high resolution. The sensor unit 130 may include a current sensor, a voltage sensor, and a temperature sensor.

상기 전류 센서는 테스트 지그(120) 내의 전류를 측정할 수 있다. 일례로, 상기 전류 센서는 후술하는 바와 같이 테스트 지그(120) 내에 구비되는 인덕터의 전류 및 다이오드의 전류 및 분석 대상 전력반도체소자의 전류를 측정할 수 있다.The current sensor may measure the current in the test jig 120 . For example, the current sensor may measure the current of the inductor and the current of the diode provided in the test jig 120, and the current of the power semiconductor device to be analyzed, as will be described later.

상기 전압 센서는 테스트 지그(120) 내의 전압을 측정할 수 있다. 일례로, 상기 전압 센서는 분석 대상 전력반도체소자의 게이트 인가 전압 및 드레인-소스 양단 전압을 측정할 수 있다.The voltage sensor may measure the voltage in the test jig 120 . For example, the voltage sensor may measure a gate applied voltage and a drain-source voltage across the power semiconductor device to be analyzed.

상기 온도 센서는 분석 대상 전력반도체소자의 온도를 측정할 수 있다.The temperature sensor may measure the temperature of the power semiconductor device to be analyzed.

이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 종래와 같이 전력반도체소자의 온도 계측을 위한 추가적인 데이터 로거가 필요 없이 전력반도체소자의 온도 특성을 용이하고 저비용을 분석할 수 있다.Accordingly, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 using the double pulse test according to an embodiment of the present invention measures the temperature characteristics of the power semiconductor device without the need for an additional data logger for measuring the temperature of the power semiconductor device as in the prior art. Easy and low cost can be analyzed.

DAQ(data acquisition) 모듈(140)은 전력반도체소자에 대한 측정 데이터를 획득하기 위한 것으로, 테스트 지그(120) 및 센서부(130)와 PC(150) 사이의 데이터 통신을 수행할 수 있다. 즉, DAQ 모듈(140)은 센서부(130)에서 측정된 전력반도체소자의 상태 정보를 PC(150)로 전송할 수 있다. 여기서, 전력반도체소자의 상태 정보는 테스트 데이터로서, 전력반도체소자와 관련한 전류, 전압 및 온도일 수 있다. The data acquisition (DAQ) module 140 is for acquiring measurement data for the power semiconductor device, and may perform data communication between the test jig 120 and the sensor unit 130 and the PC 150 . That is, the DAQ module 140 may transmit the state information of the power semiconductor device measured by the sensor unit 130 to the PC 150 . Here, the state information of the power semiconductor device is test data, and may be current, voltage, and temperature related to the power semiconductor device.

또한, DAQ 모듈(140)은 전력반도체소자의 분석을 위해 PC(150)로부터 제공되는 게이트 출력을 분석 대상 전력반도체소자로 제공하고, 테스트 지그(120)의 상태 정보를 수신하여 PC(150)로 전송할 수 있다.In addition, the DAQ module 140 provides the gate output provided from the PC 150 to the power semiconductor device to be analyzed for the analysis of the power semiconductor device, and receives the state information of the test jig 120 to the PC 150 can be transmitted

PC(150)는 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)의 전반을 제어하기 위한 것으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)에 의해 측정되는 테스트 데이터를 저장할 수 있다. 일례로, PC(150)는 키입력부, 모니터, 메모리와 같은 저장부 및 중앙처리장치(CPU)와 같은 제어부를 포함할 수 있다.The PC 150 is for controlling the overall power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 , and may store test data measured by the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 . For example, the PC 150 may include a key input unit, a monitor, a storage unit such as a memory, and a control unit such as a central processing unit (CPU).

이때, PC(150)는 전력반도체소자의 특성 분석을 위한 전용 소프트웨어가 제어부에 구비될 수 있다. 여기서, 전용 소프트웨어는 센서부(130)에서 측정된 데이터의 저장, 측정된 데이터를 기반으로 한 전력반도체소자의 특성 산출 및 분석을 일괄적으로 수행할 수 있다.In this case, the PC 150 may be provided with dedicated software for the characteristic analysis of the power semiconductor device in the control unit. Here, the dedicated software may collectively perform storage of the data measured by the sensor unit 130 and the calculation and analysis of characteristics of the power semiconductor device based on the measured data.

일례로, PC(150)는 전력반도체소자의 상태 정보에 따라 전력반도체소자의 특성을 산출할 수 있다. 일례로, PC(150)는 전력반도체소자의 턴온/오프 특성 파라미터 및 역회복 특성 파라미터를 산출할 수 있다.For example, the PC 150 may calculate the characteristics of the power semiconductor device according to the state information of the power semiconductor device. For example, the PC 150 may calculate a turn-on/off characteristic parameter and a reverse recovery characteristic parameter of the power semiconductor device.

여기서, 턴온/오프 특성 파라미터는 전력반도체소자의 턴온-오프 시간, 상승 시간, 하강 시간, 전압 변환율(dv/dt) 및 전류 변화율(di/dt)을 포함할 수 있다. 아울러, 역회복 특성 파라미터는 전력반도체소자의 역회복 시간 및 역회복 전류를 포함할 수 있다.Here, the turn-on/off characteristic parameter may include a turn-on-off time, a rise time, a fall time, a voltage conversion rate (dv/dt) and a current change rate (di/dt) of the power semiconductor device. In addition, the reverse recovery characteristic parameter may include a reverse recovery time and a reverse recovery current of the power semiconductor device.

이때, PC(150)는 설계하고자 하는 전력변환 시스템의 실부하 조건에 따라 피크 전류를 산출할 수 있다. 아울러, PC(150)는 전력반도체소자의 턴온 시점에서 소스-드레인간 전압 및 전류 변화에 의한 에너지 손실을 산출할 수 있다.At this time, the PC 150 may calculate the peak current according to the actual load condition of the power conversion system to be designed. In addition, the PC 150 may calculate energy loss due to changes in the voltage and current between the source and drain at the turn-on time of the power semiconductor device.

이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 별도의 측정 장비와 신호발생기를 구비할 필요 없이 고정밀의 센서부(130)와 전용 소프트웨어가 구비된 PC(150)를 이용하여 전력반도체소자의 특성을 용이하게 측정할 수 있다. Accordingly, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 using the double pulse test according to an embodiment of the present invention includes a high-precision sensor unit 130 and dedicated software without the need for separate measurement equipment and a signal generator. It is possible to easily measure the characteristics of the power semiconductor device by using the PC 150 .

아울러, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 고가의 측정 장비와 활용도가 상대적으로 낮은 신호발생기를 구비할 필요가 없어 전력반도체소자의 측정 비용을 경감할 수 있다. In addition, the apparatus 100 for analyzing the characteristics of the power semiconductor device does not need to include expensive measuring equipment and a signal generator with relatively low utilization, so that the measurement cost of the power semiconductor device can be reduced.

더욱이, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 다양한 실부하 조건에서 전력반도체소자의 특성을 용이하게 측정할 수 있으므로 전력반도체소자를 이용한 전력변환 시스템의 개발 시간을 단축할 수 있다. Moreover, since the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 can easily measure the characteristics of the power semiconductor device under various actual load conditions, it is possible to shorten the development time of the power conversion system using the power semiconductor device.

이를 위해, PC(150)는 DAQ 모듈(140)을 통하여 센서부(130)로부터 전력반도체소자(S)의 상태 정보를 수신하여 특성 정보로서 저장할 수 있다.To this end, the PC 150 may receive the state information of the power semiconductor device S from the sensor unit 130 through the DAQ module 140 and store it as characteristic information.

또한, PC(150)는 DAQ 모듈(140)을 통하여 테스트 지그(120)로부터 테스트 지그(120)의 상태 정보를 수신할 수 있다. 이때, PC(150)는 전력반도체소자(S)의 테스트에 대응하는 게이트 신호를 생성하고 테스트 지그(120)의 상태 정보에 따라 전력반도체소자(S)의 테스트를 제어할 수 있다. 여기서, PC(150)는 테스트 지그(120)가 완전히 폐쇄된 경우에만 테스트를 수행할 수 있다.Also, the PC 150 may receive state information of the test jig 120 from the test jig 120 through the DAQ module 140 . In this case, the PC 150 may generate a gate signal corresponding to the test of the power semiconductor device S and control the test of the power semiconductor device S according to the state information of the test jig 120 . Here, the PC 150 may perform the test only when the test jig 120 is completely closed.

이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 파손 조건까지 측정하는 경우 전력반도체소자의 파손에 의해 파편이 테스트 지그(120) 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있으므로 사용자의 안전을 보장할 수 있다.Accordingly, when the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 using the double pulse test according to an embodiment of the present invention measures up to the breakage condition of the power semiconductor device, fragments due to the breakage of the power semiconductor device test jig 120 Since it can be prevented from being emitted to the outside, the safety of the user can be guaranteed.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 전류 도통 테스트를 설명하기 위한 특성 그래프이다.3 is a characteristic graph for explaining a current continuity test of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 도통 전류 사양에 따른 온도 특성을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the apparatus 100 for analyzing characteristics of a power semiconductor device may measure a temperature characteristic according to a conduction current specification of the power semiconductor device.

보다 구체적, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 도통 손실에 의한 열특성을 측정하기 위해 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)를 하이 상태로 일정 시간 유지할 수 있다. 즉, 전력반도체소자는 게이트 신호(GS)에 따라 턴온 상태를 유지할 수 있다. 이때, 테스트 지그(120) 내의 인덕터 전류(IL)는 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)가 하이 상태로 전환되는 시점부터 정격 전류 값까지 증가한다. More specifically, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may maintain the gate signal GS of the power semiconductor device in a high state for a certain period of time in order to measure the thermal characteristic due to the conduction loss of the power semiconductor device. That is, the power semiconductor device may maintain a turned-on state according to the gate signal GS . At this time, the inductor current I L in the test jig 120 increases from the point in time when the gate signal GS of the power semiconductor device is switched to the high state to the rated current value.

여기서, 인덕터 전류(IL)는 전원공급장치(110)의 공급 전압(VDC)과 인덕터의 인덕턴스(L)의 비례식에 따른 기울기로 증가할 수 있다. 인덕터 전류(IL)의 증가 기간 동안, 전원공급장치(110)는 정전압 모드로 전원을 공급하고, 인덕터 전류(IL)가 정격 전류에 도달하면, 전원공급장치(110)는 정전압 모드로 전원을 공급할 수 있다.Here, the inductor current I L may increase with a slope according to a proportional expression between the supply voltage V DC of the power supply 110 and the inductance L of the inductor. During an increase period of the inductor current I L , the power supply 110 supplies power in the constant voltage mode, and when the inductor current I L reaches the rated current, the power supply 110 supplies power in the constant voltage mode can supply

이때, 전력반도체소자의 온도(DT)는 전력반도체소자의 턴온 저항(Rds)에 의해 상승한다. 이를 기초로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 과전류 도통 시간, 파손 온도 등 과부하 사양을 측정할 수 있다. 일례로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자 온도의 정상 상태 도달 시간을 측정할 수 있다.At this time, the temperature (D T ) of the power semiconductor device rises by the turn-on resistance (Rds) of the power semiconductor device. Based on this, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may measure overload specifications such as overcurrent conduction time and breakage temperature of the power semiconductor device. For example, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may measure the time to reach a steady state of the power semiconductor device temperature.

이에 의해, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 턴온 저항(Rds) 값에 따라 전원공급장치(110)의 전압 및 전류를 설정할 수 있다. 일례로, 전원공급장치(110)의 전압은 설정 전류와 턴온 저항(Rds)의 곱으로 결정될 수 있다. 여기서, 설정 전류를 전력반도체소자에 대한 실부하 조건일 수 있다. Accordingly, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may set the voltage and current of the power supply device 110 according to the turn-on resistance (Rds) value of the power semiconductor device. For example, the voltage of the power supply 110 may be determined by the product of the set current and the turn-on resistance (Rds). Here, the set current may be an actual load condition for the power semiconductor device.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 이중 펄스 테스트를 설명하기 위한 특성 그래프이다.4 is a characteristic graph for explaining a double pulse test of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 이중 펄스 테스트에 의해 전력반도체소자의 파라미터를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the apparatus 100 for analyzing characteristics of a power semiconductor device may measure a parameter of a power semiconductor device by a double pulse test.

보다 구체적으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)를 하이-로우-하이 상태로 일정 간격으로 출력할 수 있다. 즉, 전력반도체소자는 게이트 신호(GS)에 따라 순차적으로 턴온-턴오프-턴온될 수 있다. 여기서, 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)는 TON1 및 TON2의 펄스 폭으로 하이 상태이고, TOFF1의 펄스 폭으로 로우 상태이다. More specifically, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may output the gate signal GS of the power semiconductor device in a high-low-high state at regular intervals. That is, the power semiconductor device may be sequentially turned on-turn-off-turn on according to the gate signal GS . Here, the gate signal GS of the power semiconductor device is in a high state with pulse widths of T ON1 and T ON2 , and is in a low state with a pulse width of T OFF1 .

이때, 테스트 지그(120) 내의 인덕터 전류(IL)는 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)가 하이 상태인 동안 일정 크기(ΔIL)만큼 증가한다. At this time, the inductor current I L in the test jig 120 increases by a certain amount ΔI L while the gate signal GS of the power semiconductor device is in a high state.

아울러, 테스트 지그(120) 내의 인덕터(L)와 병렬 구비되는 다이오드(D)의 전류(ID)는 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)가 로우 상태인 동안 일정한 값을 갖는다. 이때, 전력반도체소자의 게이트 신호(GS)가 로우 상태에서 다시 하이 상태로 전환되는 시점에서, 다이오드(D)의 전류(ID)가 반대 방향으로 흐르는 역회복 시간(trr)이 형성될 수 있다.In addition, the current I D of the diode D provided in parallel with the inductor L in the test jig 120 has a constant value while the gate signal GS of the power semiconductor device is in a low state. At this time, when the gate signal GS of the power semiconductor device is switched from the low state to the high state again, the reverse recovery time t rr in which the current I D of the diode D flows in the opposite direction is formed. can

이와 같은 이중 펄스 테스트를 이용하여, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자의 턴온-오프시 파라미터를 측정할 수 있다. 여기서, 턴온/오프 특성 파라미터는 턴온-오프 시간, 상승 시간, 하강 시간, 전압 변화율(dv/dt) 및 전류 변화율(di/dt)을 포함할 수 있다. 아울러, 역회복 특성 파라미터는 역회복 시간(trr) 및 역회복 전류를 포함할 수 있다.By using such a double pulse test, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may measure a parameter when the power semiconductor device is turned on and off. Here, the turn-on/off characteristic parameter may include a turn-on-off time, a rise time, a fall time, a voltage change rate (dv/dt), and a current change rate (di/dt). In addition, the reverse recovery characteristic parameter may include a reverse recovery time (t rr ) and a reverse recovery current.

이때, 전력반도체소자의 턴온 시간 동안 증가하는 인덕터(L)의 피크 전류(ΔIL)의 크기는 하기의 수학식 1과 같이 실부하 조건에 따른 결정될 수 있다.In this case, the magnitude of the peak current ΔI L of the inductor L that increases during the turn-on time of the power semiconductor device may be determined according to the actual load condition as shown in Equation 1 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, VDC는 전원공급장치(110) 제공하는 전원의 직류 전압, L은 인덕터(L)의 인덕턴스, TON은 전력반도체소자(S)의 턴온 시간, IL *는 실부하 조건에 따른 사용자 설정값이다. Here, V DC is the DC voltage of the power provided by the power supply device 110 , L is the inductance of the inductor L, T ON is the turn-on time of the power semiconductor device S, and I L * is the user according to the actual load condition. is the set value.

즉, 실부하 조건에 따라 인덕터에 대한 사용자 설정값이 결정되고, 이에 따라 전력반도체소자의 턴온 시간이 결정되며, 결과적으로 인덕터(L)의 피크 전류(ΔIL)가 결정될 수 있다. That is, the user set value for the inductor is determined according to the actual load condition, and accordingly, the turn-on time of the power semiconductor device is determined, and as a result, the peak current ΔI L of the inductor L may be determined.

이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자를 분석하기 위한 실부하 조건을 용이하게 변경할 수 있으므로 다양한 애플리케이션에 대한 전력반도체소자의 특성을 용이하게 분석할 수 있다.Accordingly, since the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 using the double pulse test according to an embodiment of the present invention can easily change the actual load condition for analyzing the power semiconductor device, the power semiconductor device for various applications characteristics can be easily analyzed.

이때, 전력반도체소자의 턴온 시간은 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)의 클록과 관련될 수 있다. 즉, 전력반도체소자의 턴온 시간이 너무 짧으면, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)의 클록이 높아져야 하기 때문에, 전력반도체소자의 턴온 시간은 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)의 클록에 따라 결정될 수 있다.In this case, the turn-on time of the power semiconductor device may be related to the clock of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 . That is, if the turn-on time of the power semiconductor device is too short, the clock of the power semiconductor device characteristic analysis device 100 must be increased, so the turn-on time of the power semiconductor device can be determined according to the clock of the power semiconductor device characteristic analysis device 100 there is.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 턴-온 에너지 손실의 산출을 설명하기 위한 특성 그래프이다. 5 is a characteristic graph for explaining the calculation of the turn-on energy loss of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus using the double pulse test according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 이중 펄스 시험에서, 전력반도체소자가 턴온되는 시점에서, 즉, 전력반도체소자의 게이트가 하이 상태로 전환하는 시점에서, 전력반도체소자의 소스-드레인간 전압(Vds) 및 전류(Ids)의 변화에 의해 에너지 손실이 산출될 수 있다.Referring to FIG. 5 , in the double pulse test, when the power semiconductor device is turned on, that is, when the gate of the power semiconductor device switches to a high state, the source-drain voltage (V ds ) of the power semiconductor device and Energy loss may be calculated by changing the current I ds .

여기서, 전력반도체소자가 턴온되는 시점에서, 전력반도체소자의 소스-드레인간 전압(Vds) 및 전류(Ids)는 연속적으로 변화하기 때문에 그로 인해 손실이 발생할 수 있다. 이때, 에너지 손실(EON)은 하기의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.Here, when the power semiconductor device is turned on, the source-drain voltage (V ds ) and the current (I ds ) of the power semiconductor device continuously change, so that loss may occur. In this case, the energy loss E ON may be calculated by Equation 2 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

이와 유사하게, 전력반도체소자가 턴오프되는 시점에서 에너지 손실은 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.Similarly, the energy loss at the point in time when the power semiconductor device is turned off may be calculated by Equation (2).

이와 같이, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자에 대하여 측정된 데이터(데이터 파형)를 저장한 후 저장된 데이터를 이용하여 파라미터를 산출할 수 있다.In this way, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may store the measured data (data waveform) for the power semiconductor device and then calculate the parameter using the stored data.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 GUI의 일례이다.6 is an example of a GUI of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 PC(150)에 구비된 전용 소프트웨어를 위한 GUI(Graphical User Interface)를 제공할 수 있다. 일례로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)의 GUI는 설정값의 입력 및 표시와 그에 따른 측정 그래프 및 그에 대응하는 시간별 측정값을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may provide a graphical user interface (GUI) for dedicated software provided in the PC 150 . For example, the GUI of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may include input and display of a set value, a measurement graph corresponding thereto, and measurement values corresponding thereto for each time.

전압 및 전류 설정값과 최대 통전 시간은 백색 박스로 표시되며, 사용자의 의한 입력 박스일 수 있다. 전압 및 전류 설정값의 우측에 회색 박스로 표시되는 것은 사용자 입력한 설정값을 표시할 수 있다.The voltage and current set values and the maximum energization time are displayed in a white box, and may be an input box by the user. A gray box to the right of the voltage and current set values may indicate the set values entered by the user.

GUI는 테스트 시작 및 중간을 위한 버튼을 포함할 수 있다.The GUI may include buttons for initiating and intervening tests.

GUI는 해당 테스트에 대한 전류 또는 전압 측정값을 그래프로 표시할 수 있다. 여기서, 그래프는 센서부(130)에 의해 측정하여 저장한 값을 시간에 따라 디스플레이한 것일 수 있다. The GUI can graph current or voltage measurements for that test. Here, the graph may display values measured and stored by the sensor unit 130 over time.

GUI는 인덕턴스, DC 전압, 전류, 모드, 전력반도체소자의 턴오프 시간 간격, 전력반도체소자의 제1턴온 시간 간격, 제2턴온 시간 간격이 표시될 수 있다.The GUI may display inductance, DC voltage, current, mode, a turn-off time interval of the power semiconductor device, a first turn-on time interval of the power semiconductor device, and a second turn-on time interval.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, a control method of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus using the double pulse test of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9 .

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 순서도이다. 7 is a flowchart of a control method of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법(200)은 테스트를 설정하는 단계(S210), 지그 케이스의 상태를 확인하는 단계(S220 및 S230) 및 테스트를 수행하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.The control method 200 of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus may include setting a test (S210), checking the state of the jig case (S220 and S230), and performing the test (S240).

보다 상세히 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)의 테스트를 위한 모드 및 장치들을 설정한다(단계 S210). 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 사용자의 입력에 따라 테스트 모드 및 그에 따른 전원공급장치(110)를 설정할 수 있다. 여기서, 테스트 모드는 이중 펄스 테스트 모드 및 전류 도통 테스트 모드를 포함할 수 있다. 아울러, 전원공급장치(110)의 설정은 피크 전류(ΔIL)일 수 있다. More specifically, as shown in FIG. 7 , first, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 sets a mode and devices for testing the power semiconductor device S (step S210 ). In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may set the test mode and the power supply 110 according to the user's input. Here, the test mode may include a double pulse test mode and a current continuity test mode. In addition, the setting of the power supply 110 may be a peak current (ΔI L ).

아울러, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 사용자의 입력에 따라 전력반도체소자(S)에 대한 테스트 시간을 설정할 수 있다. 또한, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 사용자의 입력에 따라 전력반도체소자(S)에 측정 데이터의 저장 경로를 설정할 수 있다.In addition, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may set a test time for the power semiconductor device S according to a user input. Also, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may set a storage path of the measurement data in the power semiconductor device S according to a user input.

다음으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 지그 케이스(121)가 닫힌 상태인지의 여부를 판단한다(단계 S220). 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 스위치(SW)의 상태에 따라 지그 케이스(121)가 닫힌 상태인지 개방된 상태인지를 판단할 수 있다.Next, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 determines whether the jig case 121 is in a closed state (step S220). In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may determine whether the jig case 121 is in a closed state or an open state according to the state of the switch SW.

단계 S220의 판단 결과, 지그 케이스(121)가 개방된 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 테스트 지그(120) 에러 알람을 수행할 수 있다. 일례로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 모니터와 같은 시각적 알람 또는 스피커를 통한 청각적 알람을 수행할 수 있다.As a result of the determination in step S220 , when the jig case 121 is opened, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may perform an error alarm of the test jig 120 . For example, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may perform a visual alarm such as a monitor or an audible alarm through a speaker.

단계 S220의 판단 결과, 지그 케이스(121)가 닫힌 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)의 테스트 모드를 확인한다(단계 S240). 일례로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 설정된 테스트 모드가 전력반도체소자(S)의 이중 펄스 테스트인지의 여부를 판단할 수 있다. As a result of the determination in step S220, when the jig case 121 is closed, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 checks the test mode of the power semiconductor device S (step S240). For example, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may determine whether the set test mode is a double pulse test of the power semiconductor device S.

단계 S240의 판단 결과, 전력반도체소자(S)의 테스트 모드가 이중 펄스 테스트인 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 도 8과 같은 이중 펄스 테스트를 수행할 수 있다. 또한, 이중 펄스 테스트 모드가 아닌 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 도 9와 같은 전류 도통 테스트를 수행할 수 있다.As a result of the determination in step S240 , when the test mode of the power semiconductor device S is the double pulse test, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may perform the double pulse test as shown in FIG. 8 . In addition, when not in the double pulse test mode, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may perform the current continuity test as shown in FIG. 9 .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 이중 펄스 테스트 절차의 순서도이다. 8 is a flowchart of a double pulse test procedure of a control method of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 이중 펄스 테스트 절차(250)는 먼저, 이중 펄스 테스트의 테스트 조건을 설정한다(단계 S251). 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 단계 S210에서 사용자에 의해 입력된 전류 설정, 테스트 시간, 및 저장 경로 등에 따라 이중 펄스 테스트에 대한 조건을 설정할 수 있다.Referring to FIG. 8 , in the double pulse test procedure 250 of the control method of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus, first, test conditions for the double pulse test are set (step S251 ). In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may set conditions for the double pulse test according to the current setting input by the user in step S210, a test time, a storage path, and the like.

다음으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 설정된 이중 펄스 테스트를 위한 테스트 조건에 따라 전력반도체소자(S)의 게이트 신호를 출력한다(단계 S252). 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 턴온-시간 및 턴-오프 시간에 따른 게이트 신호를 분석 대상 전력반도체소자(S)의 게이트에 인가할 수 있다.Next, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 outputs the gate signal of the power semiconductor device S according to the set test conditions for the double pulse test (step S252). In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may apply a gate signal according to the turn-on-time and the turn-off time to the gate of the power semiconductor device S to be analyzed.

다음으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 테스트 조건에 따른 전력반도체소자(S)의 상태를 모니터링한다. 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)가 파손되는지 혹은 정상적으로 유지되는지를 판단한다(단계 S253). Next, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 monitors the state of the power semiconductor device (S) according to the test condition. At this time, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 determines whether the power semiconductor device S is damaged or maintained normally (step S253).

단계 S253의 판단 결과, 전력반도체소자(S)가 파손되지 않고 유지된 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 테스트 펄스 수가 2펄스 이상인지를 판단한다(단계 S254). As a result of the determination in step S253, when the power semiconductor device S is maintained without being damaged, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 determines whether the number of test pulses is 2 or more (step S254).

단계 S254의 판단 결과, 테스트 펄스 수가 2 펄스 미만인 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 이중 펄스 테스트를 지속적으로 수행한다. 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)의 상태를 측정하여 측정된 상태를 기초로 전력반도체소자(S)의 특성 파라미터를 산출할 수 있다.As a result of the determination in step S254, when the number of test pulses is less than 2 pulses, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 continuously performs the double pulse test. In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may measure the state of the power semiconductor device S and calculate a characteristic parameter of the power semiconductor device S based on the measured state.

단계 S253의 판단 결과, 전력반도체소자(S)가 파손된 경우, 또는 단계 S254의 판단 결과, 테스트 펄스 수가 2 펄스를 초과한 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 이중 펄스 테스트를 종료한다. As a result of the determination of step S253, when the power semiconductor device S is damaged, or as a result of the determination of step S254, when the number of test pulses exceeds 2 pulses, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 terminates the double pulse test .

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 전류 도통 테스트 절차의 순서도이다. 9 is a flowchart of a current continuity test procedure of a control method of an apparatus for analyzing characteristics of a power semiconductor device using a double pulse test according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법의 전류 도통 테스트 절차(260)는 먼저, 전류 도통 테스트의 테스트 조건을 설정한다(단계 S261). 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 단계 S210에서 사용자에 의해 입력된 전류 설정, 테스트 시간, 및 저장 경로 등에 따라 전류 도통 테스트에 대한 조건을 설정할 수 있다.Referring to FIG. 9 , in the current continuity test procedure 260 of the control method of the power semiconductor device characteristic analysis apparatus, first, test conditions of the current continuity test are set (step S261). In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may set the conditions for the current continuity test according to the current setting input by the user in step S210, a test time, a storage path, and the like.

다음으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 설정된 전류 도통 테스트를 위한 테스트 조건에 따라 전력반도체소자(S)의 게이트 신호를 출력한다(단계 S262). 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 설정된 턴온 시간 및 테스트 시간에 따른 게이트 신호를 분석 대상 전력반도체소자(S)의 게이트에 인가할 수 있다.Next, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 outputs the gate signal of the power semiconductor device S according to the set test condition for the current continuity test (step S262). In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may apply a gate signal according to the set turn-on time and test time to the gate of the power semiconductor device S to be analyzed.

다음으로, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 테스트 조건에 따른 전력반도체소자(S)의 상태를 모니터링한다. 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)가 파손되는지 혹은 정상적으로 유지되는지를 판단한다(단계 S263).Next, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 monitors the state of the power semiconductor device (S) according to the test condition. At this time, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 determines whether the power semiconductor device S is damaged or maintained normally (step S263).

단계 S263의 판단 결과, 전력반도체소자(S)가 파손되지 않고 유지된 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)의 현재 온도가 설정 온도 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S264). As a result of the determination of step S263, if the power semiconductor device (S) is maintained without being damaged, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 determines whether the current temperature of the power semiconductor device (S) is above the set temperature ( step S264).

단계 S264의 판단 결과, 전력반도체소자(S)의 현재 온도가 설정 온도 미만이면, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 현재 시간이 테스트 설정 시간보다 큰지의 여부를 판단한다(단계 S265). As a result of the determination in step S264, if the current temperature of the power semiconductor device S is less than the set temperature, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 determines whether the current time is greater than the test set time (step S265).

단계 S265의 판단 결과, 현재 시간이 테스트 설정 시간보다 작은 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전류 도통 테스트를 지속적으로 수행한다. 이때, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)의 상태를 측정하여 측정된 상태를 기초로 전력반도체소자(S)의 특성 파라미터를 산출할 수 있다.As a result of the determination in step S265, when the current time is less than the test set time, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 continuously performs the current continuity test. In this case, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 may measure the state of the power semiconductor device S and calculate a characteristic parameter of the power semiconductor device S based on the measured state.

단계 S263의 판단 결과, 전력반도체소자(S)가 파손된 경우, 또는 현재 시간이 테스트 설정 시간 보다 큰 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전류 도통 테스트를 종료한다.As a result of the determination in step S263, when the power semiconductor device S is damaged or the current time is greater than the test set time, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 ends the current continuity test.

또한, 단계 S264의 판단 결과, 전력반도체소자(S)의 현재 온도가 설정 온도를 초과한 경우, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전류 도통 테스트를 종료한다. 이에 의해, 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)는 전력반도체소자(S)가 파손되기 전까지의 설정된 온도까지만 전류 도통 테스트를 수행하기 때문에 전력반도체소자(S)의 파손되지 않도록 하여 테스트의 안정성을 보장할 수 있다.Further, as a result of the determination in step S264, when the current temperature of the power semiconductor device S exceeds the set temperature, the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 ends the current continuity test. Thereby, since the power semiconductor device characteristic analyzer 100 performs the current conduction test only up to the set temperature until the power semiconductor device S is damaged, the power semiconductor device S is not damaged to ensure the stability of the test. can do.

상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다.The above methods may be implemented by the power semiconductor device characteristic analysis apparatus 100 using the double pulse test as shown in FIG. 1 , and in particular, may be implemented as a software program performing these steps, in this case , these programs may be stored in a computer-readable recording medium or transmitted by a computer data signal combined with a carrier wave in a transmission medium or a communication network. In this case, the computer-readable recording medium may include any type of recording device in which data readable by a computer system is stored.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.

100 : 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치
110 : 전원공급장치 120 : 테스트 지그
121 : 지그 케이스 130 : 센서부
140 : DAQ 모듈 150 : PC100: Power semiconductor device characteristic analysis device using double pulse test
110: power supply 120: test jig
121: jig case 130: sensor unit
140: DAQ module 150: PC

Claims (15)

정전압 모드 또는 정전류 모드로 전원을 공급하는 전원공급장치;
분석 대상 전력반도체소자를 포함하는 이중 펄스 테스트를 수행하는 테스트 지그;
상기 이중 펄스 테스트에 의한 상기 전력반도체소자의 상태를 측정하는 센서부;
상기 센서부에서 측정된 상기 전력반도체소자의 상태 정보를 전송하고, 상기 테스트 지그의 상태 정보를 수신하며 상기 테스트 지그로 상기 전력반도체소자의 게이트 신호를 전송하는 DAQ 모듈; 및
상기 DAQ 모듈을 통하여 상기 전력반도체소자의 상태 정보 및 상기 테스트 지그의 상태 정보를 수신하여 상기 전력반도체소자의 상태 정보를 특성 정보로서 저장하며 상기 전력반도체소자의 테스트에 대응하는 상기 게이트 신호를 생성하고 상기 테스트 지그의 상태 정보에 따라 상기 전력반도체소자의 테스트를 제어하는 PC;
를 포함하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.a power supply for supplying power in a constant voltage mode or a constant current mode;
a test jig for performing a double pulse test including a power semiconductor device to be analyzed;
a sensor unit for measuring the state of the power semiconductor device by the double pulse test;
a DAQ module for transmitting the state information of the power semiconductor device measured by the sensor unit, receiving the state information of the test jig, and transmitting a gate signal of the power semiconductor device to the test jig; and
Receive the state information of the power semiconductor device and the state information of the test jig through the DAQ module, store the state information of the power semiconductor device as characteristic information, and generate the gate signal corresponding to the test of the power semiconductor device, a PC controlling the test of the power semiconductor device according to the state information of the test jig;
A power semiconductor device characteristic analysis device using a double pulse test comprising a. 제1항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 테스트 지그 내의 전류를 측정하는 전류 센서;
상기 테스트 지그 내의 전압을 측정하는 전압 센서; 및
상기 전력반도체소자의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.According to claim 1,
The sensor unit,
a current sensor for measuring a current in the test jig;
a voltage sensor measuring a voltage in the test jig; and
A power semiconductor device characteristic analysis device using a double pulse test including a temperature sensor for measuring the temperature of the power semiconductor device. 제1항에 있어서,
상기 테스트 지그는,
상기 전원공급장치로부터 전원을 공급받는 전원입력단과 상기 전력반도체소자 사이에 직렬로 연결되는 인덕터; 및
상기 인덕터에 병렬로 연결되며 양극이 상기 전력반도체소자에 연결되고 음극이 상기 전원입력단에 연결되는 다이오드를 포함하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.According to claim 1,
The test jig,
an inductor connected in series between a power input terminal receiving power from the power supply and the power semiconductor device; and
and a diode connected in parallel to the inductor, an anode connected to the power semiconductor element, and a cathode connected to the power input terminal. 제3항에 있어서,
상기 테스트 지그는,
상기 전력반도체소자, 상기 인덕터 및 상기 다이오드를 수용하는 지그 케이스; 및
상기 지그 케이스의 개폐 상태에 따라 온오프되는 스위치;를 더 포함하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.4. The method of claim 3,
The test jig,
a jig case accommodating the power semiconductor device, the inductor, and the diode; and
A power semiconductor device characteristic analysis device using a double pulse test further comprising; a switch that is turned on and off according to the opening and closing state of the jig case. 제4항에 있어서,
상기 테스트 지그는 상기 스위치의 온오프 상태를 상기 테스트 지그의 상태 정보로서 상기 DAQ 모듈을 통하여 상기 PC로 전송하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.5. The method of claim 4,
The test jig is a power semiconductor device characteristic analysis apparatus using a double pulse test for transmitting the on-off state of the switch to the PC through the DAQ module as state information of the test jig. 제1항에 있어서,
상기 PC는 상기 전력반도체소자의 상태 정보에 따라 턴온/오프 특성 파라미터 및 역회복 특성 파라미터를 산출하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.According to claim 1,
The PC is a power semiconductor device characteristic analysis device using a double pulse test for calculating a turn-on/off characteristic parameter and a reverse recovery characteristic parameter according to the state information of the power semiconductor device. 제6항에 있어서,
상기 턴온/오프 특성 파라미터는 턴온-오프 시간, 상승시간, 하강 시간, 전압 변화율(dv/dt) 및 전류 변화율(di/dt)을 포함하고,
상기 역회복 특성 파라미터는 역회복 시간 및 역회복 전류를 포함하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.7. The method of claim 6,
The turn-on/off characteristic parameters include turn-on-off time, rise time, fall time, voltage change rate (dv/dt) and current change rate (di/dt),
The reverse recovery characteristic parameter is a power semiconductor device characteristic analysis apparatus using a double pulse test including a reverse recovery time and a reverse recovery current. 제3항에 있어서,
상기 PC는 실부하 조건에 따라 상기 전력반도체소자의 턴온 시간을 가변하여 상기 인덕터의 피크 전류(ΔIL)의 크기를 제어하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.4. The method of claim 3,
The PC is a power semiconductor device characteristic analysis device using a double pulse test to control the magnitude of the peak current (ΔI L ) of the inductor by varying the turn-on time of the power semiconductor device according to the actual load condition. 제8항에 있어서,
상기 인덕터의 피크 전류(ΔIL)의 크기는 하기의 식에 의해 산출하고,
Figure pat00005
,
Figure pat00006

여기서, VDC는 상기 전원공급장치로부터 제공하는 전원의 직류 전압,
L은 상기 인덕터의 인덕턴스,
TON은 상기 전력반도체소자의 턴온 시간,
IL *는 실부하 조건에 따른 사용자 설정값인 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.9. The method of claim 8,
The magnitude of the peak current (ΔI L ) of the inductor is calculated by the following formula,
Figure pat00005
,
Figure pat00006

Here, V DC is the DC voltage of the power provided from the power supply,
L is the inductance of the inductor,
T ON is the turn-on time of the power semiconductor device,
I L * is a power semiconductor device characteristic analysis device using the double pulse test, which is a user set value according to the actual load condition. 제1항에 있어서,
상기 PC는 상기 전력반도체소자의 턴온 시점에서 소스-드레인간 전압 및 전류 변화에 의한 에너지 손실을 산출하는 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치.According to claim 1,
The PC is a power semiconductor device characteristic analysis device using a double pulse test that calculates energy loss due to changes in voltage and current between the source and drain at the turn-on time of the power semiconductor device. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 이중 펄스 테스트를 이용한 전력반도체소자 특성 분석 장치의 제어 방법으로서,
테스트를 위한 테스트 모드 및 전원공급장치를 설정하는 테스트 설정 단계;
상기 설정에 따라 이중 펄스 테스트를 위한 테스트 조건을 설정하는 이중 펄스 테스트 설정 단계;
상기 이중 펄스 테스트를 위한 테스트 조건에 따라 상기 전력반도체소자의 게이트 신호를 출력하는 단계;
상기 전력반도체소자가 파손되는지 확인하는 단계;
상기 전력반도체소자가 파손되지 않은 경우, 이중 펄스 테스트를 수행하는 단계; 및
상기 전력반도체소자가 파손된 경우 테스트를 종료하는 단계를 포함하고,
상기 이중 펄스 테스트를 수행하는 단계는 상기 전력반도체소자의 상태를 측정하여 상기 전력반도체소자의 특성 파라미터를 산출하는 제어 방법.As a control method of a power semiconductor device characteristic analysis apparatus using the double pulse test according to any one of claims 1 to 10,
a test setting step of setting a test mode and a power supply for testing;
a double pulse test setting step of setting test conditions for the double pulse test according to the setting;
outputting a gate signal of the power semiconductor device according to a test condition for the double pulse test;
checking whether the power semiconductor device is damaged;
performing a double pulse test when the power semiconductor device is not damaged; and
Comprising the step of terminating the test when the power semiconductor device is damaged,
The performing of the double pulse test is a control method of calculating a characteristic parameter of the power semiconductor device by measuring the state of the power semiconductor device. 제11항에 있어서,
상기 테스트 지그의 지그 케이스의 상태를 판단하는 단계;
상기 지그 케이스가 개방된 경우, 테스트 지그 에러를 알람하는 단계; 및
상기 지그 케이스가 닫힌 경우, 이중 펄스 테스트를 진행하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.12. The method of claim 11,
determining the state of the jig case of the test jig;
alarming a test jig error when the jig case is opened; and
When the jig case is closed, the control method further comprising the step of performing a double pulse test. 제11항에 있어서,
상기 테스트 설정 단계의 테스트 모드를 판단하는 단계;
상기 테스트 모드가 전류 도통 테스트인 경우, 상기 설정에 따라 전류 도통 테스트를 위한 테스트 조건을 설정하는 전류 도통 테스트 설정 단계;
상기 전류 도통 테스트를 위한 테스트 조건에 따라 상기 전력반도체소자의 게이트 신호를 출력하는 단계;
상기 전력반도체소자가 파손되는지 확인하는 단계; 및
상기 전력반도체소자가 파손되지 않은 경우, 전류 도통 테스트를 수행하는 단계;를 더 포함하고,
상기 전류 도통 테스트를 수행하는 단계는 상기 전력반도체소자의 상태를 측정하여 상기 전력반도체소자의 특성 파라미터를 산출하는 제어 방법.12. The method of claim 11,
determining a test mode of the test setting step;
a current continuity test setting step of setting test conditions for the current continuity test according to the setting when the test mode is the current continuity test;
outputting a gate signal of the power semiconductor device according to a test condition for the current continuity test;
checking whether the power semiconductor device is damaged; and
When the power semiconductor device is not damaged, performing a current continuity test; further comprising,
The performing the current continuity test is a control method of calculating a characteristic parameter of the power semiconductor device by measuring the state of the power semiconductor device. 제13항에 있어서,
상기 전력반도체소자의 현재 온도가 설정 온도 이상인지의 여부를 판단하는 제1판단 단계; 및
상기 전력반도체소자가 파손되거나, 상기 현재 온도가 상기 설정 온도보다 큰 경우 테스트를 종료하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.14. The method of claim 13,
a first determination step of determining whether the current temperature of the power semiconductor device is equal to or greater than a set temperature; and
The control method further comprising the step of terminating the test when the power semiconductor device is damaged or the current temperature is greater than the set temperature. 제14항에 있어서,
현재 시간이 테스트 설정 시간보다 큰지의 여부를 판단하는 제2판단 단계를 더 포함하고,
상기 현재 시간이 상기 테스트 설정 시간보다 큰 경우 테스트를 종료하는 제어 방법.15. The method of claim 14,
Further comprising a second determination step of determining whether the current time is greater than the test set time,
A control method for terminating a test when the current time is greater than the test set time.
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