功率半导体

      功率半导体是电子产业链中最核心的一类器件，能够实现电能 转换和电路控制作用。功率半导体包括功率半导体分立器件(含 模块)以及功率IC等。其中，功率半导体分立器件按照器件结构 可分为二极管、晶闸管和晶体管等。以MOSFET、IGBT以及SiC MOSFET为代表的功率器件需求旺 盛。根据性能不同，广泛应用于汽车、充电桩、光伏发电、风 力发电、消费电子、轨道交通、工业电机、储能、航空航天和 军工等众多领域。

    随着行业技术革新和新材料性能发展，功率半导体器件结构朝复杂化演进，功率半导体的衬底材料朝大尺寸和新材料方向发展。 以SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)为代表的第三代宽禁带半导体材料迅速发展，它们通常具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、高 饱和电子速度、高电子密度、高温稳定性以及可承受大功率等特点，使其在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测 器等方面展现出巨大的潜力。SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)电力电子器件也逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域。另外，由于 不同结构和不同衬底材料的功率半导体电学性能和成本各有差异，在不同应用场景各具优势。

功率半导体器件静态参数测试技术的演进

        功率器件的生产制造属于高科技基础产业,整个产业链包含芯片器件的研发、生产、封装和测试等几个产业实现环节。随着半导体制程工艺不断提升,测试和验证也变得更加重要。通常,主要的功率半导体器件参数分为静态、动态、开关特性,静态参数特性主要是表征器件本征特性指标。

        所谓静态参数是指器件本身固有的,与工作条件无关的相关参数,如很多功率器件的的静态直流参数(如击穿电压V(BR)CES/V(BR)DSS、漏电流ICES/IGES/lGSS/lDSS、阈值电压VGE(th)、开启电压VCE(on)、跨导/Gfe/Gfs、压降/Vf、导通内阻Rds(on)等。动态参数是指器件开关过程中的相关参数,这些参数会随着开关条件如母线电压、工作电流和驱动电阻等因素的改变而变化,如开关特性参数、体二极管反向恢复特性参数及栅电荷特性参数等。功率器件的静态参数是动态指标的前提。

        功率半导体器件是一种复合全控型电压驱动式器件，兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点；同时半导体功率器件的芯片属 于电力电子芯片，需要工作在大电流、高电压、高频率的环境下，对芯片的可靠性要求较高，这给测试带来了一定的困难。市面 上传统的测量技术或者仪器仪表一般可以覆盖器件特性的测试需求，但是宽禁带半导体器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化镓)的技术却 极大扩展了高压、高速的分布区间。如何精确表征功率器件高流/高压下的I-V曲线或其它静态特性，这就对器件的测试工具提出更 为严苛的挑战

基于国产化高精度数字源表(SMU)的静态参数测试方案

        功率半导体器件是一种复合全控型电压驱动式器件,兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点;同时功率半导体器件的芯片属于电力电子芯片,需要工作在大电流、高电压、高频率的环境下,对芯片的可靠性要求较高,这给测试带来了一定的困难。武汉普赛斯提供一种基于国产化高精度源表的测试方案,可以精准测量功率半导体器件的静态参数,具有高电压和大电流特性、μΩ级导通电阻精确测量、 nA级电流测量能力等特点。支持高压模式下测量功率器件结电容,如输入电容、输出电容、反向传输电容等。

        另外,针对氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)等材料构成的高速器件的I-V测试,如大功率激光器、GaN射频功放、忆阻器等,普赛斯全新推出的CP系列脉冲恒压源可以高效快速解决测试难题。

国标全指标的“一键”测试项目

        普赛斯可以提供完整的功率半导体器件芯片和模块参数的测试方法,轻松实现静态参数I-V和C-V的测试,最终输出产品Datasheet报告。这些方法同样适用于宽禁带半导体SiC和GaN功率器件。