功率器件(IGBT)静态参数测试

概述

SiC/IGBT及其应用发展

        IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是电力控制和电力转换的核心器件,是由BJT(双极型晶体管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,具有高输入阻抗、低导通压降、高速开关特性和低导通状态损耗等特点,在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

        新能源汽车受800V驱动，以主逆变为代表的SiC渗透全面提速，贡献最大下游市场并带动充电桩、光储及UPS市场逐步增长。碳化硅器件当前以电压等级600-1700V，功率等级10kW-1MW的硅基IGBT为主要替代对象.以下五类细分应用成为当前及未来的核心潜力领域:

        800V架构带来的直接性能提升，叠加供给端、应用端、成本端多重利好，推动新能源汽车成为SiC未来5年核心应用阵地。

SiC/IGBT功率半导体器件主要测试参数

        近年来IGBT成为电力电子领域中尤为瞩目的电力电子器件,并得到越来越广泛的应用,那么IGBT的测试就变的尤为重要了。lGBT的测试包括静态参数测试、动态参数测试、功率循环、HTRB可靠性测试等,这些测试中最基本的测试就是静态参数测试。

        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特性分为静态特性、动态特性、开关特 性。静态参数特性主要是表征器件本征特性指标，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)DSS、漏电流I CES/IDSS/IGES/IGSS、阈值电压VGS(th)、跨导Gfs、压降VF 、导通内阻RDS(on)）等。 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。

普赛斯IGBT功率半导体器件静态参数测试解决方案

     PMST系列功率器件静态参数测试系统是武汉普赛斯正向设计、精益打造的高精密电压/电流测试分析系统，是一款能够提供IV、 CV、跨导等丰富功能的综合测试系统，具有高精度、宽测量范围、模块化设计、轻松升级扩展等优势，旨在全面满足从基础功率 二极管、MOSFET、BJT、IGBT到宽禁带半导体SiC、GaN等晶圆、芯片、器件及模块的静态参数表征和测试，并具有优秀的测量 效率、一致性与可靠性。让任何工程师使用它都能变成行业专家。

    针对用户不同测试场景的使用需求，普赛斯全新推出 PMST功率器件静态参数测试系统、PMST-MP功率器件 静态参数产线半自动化测试系统、PMST-AP功率器件静 态参数产线全自动化测试系统三款功率器件静态参数测试系统。

• 从实验室到小批量、大批量产线的全覆盖 

• 从Si IGBT、SiC MOS到GaN HEMT的全覆盖 

• 从晶圆、芯片、器件、模块到IPM的全覆盖

产品特点

1、高电压、大电流

• 具有高电压测量/输出能力，电压高 达3500V（最大可扩展至10kV）

• 具有大电流测量/输出能力，电流高 达6000A（多模块并联）

2、高精度测量

• nA级漏电流，μΩ级导通电阻 

• 0.1％精度测量 

• 四线制测试

3、模块化配置

• 可根据实际测试需要灵活配置多种测量单元

• 系统预留升级空间，后期可添加或 升级测量单元

4、测试效率高

• 内置专用开关矩阵，根据测试项目自动切换电路与测量单元 

• 支持国标全指标的一键测试

5、软件功能丰富

• 上位机自带器件标准参数测试项目模板，可直接调取使用

• 支持曲线绘制

• 自动保存测试数据，并支持EXCEL格式导出

• 开放的标准SCPI指令集，可与第三方系统集成

6、扩展性好

• 支持常温及低温、高温测试

• 可灵活定制各种夹具

• 可与探针台，温箱等第三方设备联动使用

硬件特色与性能优势

1、大电流输出响应快，无过冲

采用自主开发的高性能脉冲式大电流源、高压源，输出建立过 程响应快、无过冲。测试过程中，大电流典型上升时间为15μs， 脉宽在50~500μs之间可调。采用脉冲大电流的测试方式，可有 效降低器件因自身发热带来的误差。

2、高压测试支持恒压限流，恒流限压模式

采用自主开发的高性能高压源，输出建立与断开响应快、无过 冲。在击穿电压测试中，可设定电流限制或者电压限值，防止 器件因过压或过流导致损坏。

规格参数