在當今快速發展的工業領域里，電子元器件完成了極其偉大的功能。其中功率器件比如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、場效應管（MOSFET）、雙極性晶體管（BJT）、功率MOSFET等已經廣泛應用于越來越多的領域。如何來評估這些功率器件的熱阻特性和可靠性，我們通常會用到Power Tester功率循環測試系統。系統自帶的工業電腦附的操作控制軟件Power Tester 3/12C Control Software是其中器件參數設置和測試數據直觀展現的最為重要的一個環節。目前為了滿足設備對AQG-324標準的測試兼容以及SiC MOSFET測試的相關建議，Power Tester 3/12C Control Software軟件方面較之前升級了很多功能。如下圖1。

圖1--

此版本的更新主要是提升兼容ECPE AQG-324標準，ECPE AQG-324指南是最廣泛使用的功率模塊可靠性測試標準之一（適用于汽車行業）。新版本更新的目的之一是改進我們的功率循環測試儀的功能，為符合AQG-324標準的功率循環測試提供更好的兼容與支持。如圖2是設備外觀展示。

圖2--設備外觀展示

新功能大致如下：

1.計算每個循環的功率循環過程中的Rth，jc

熱瞬態測試和基于結構功能的熱阻抗測量是Simcenter功率循環測試儀的獨特功能。根據JESD 51-14瞬態雙界面分離法，設備也支持結-殼（散熱器）的熱阻測量，但是該雙界面分離法（TDIM方法）不能在循環測試期間自動應用。根據IEC 60747-15:2012第5.3.6節，在每個功率循環中添加了新功能用來計算Rth，jc（Rth，js）如果外殼（散熱器）溫度傳感器被附帶在器件的測試項目里，設備則自動讀取到該溫度值，并自動參與Rthjc的計算；該參數在軟件界面上正常顯示，且能評估Rth，jc的變化。

圖3--新的Rthjc計算方法

2.測量SiC MOSFET的VDS-On Cold電壓值

在MOSFET（尤其是SiC MOSFET）器件的情況下，導通狀態電壓對溫度高度敏感。因此，在加熱階段結束時測量的電壓值明顯受到增加的DUT溫度的影響，因此，在導通狀態電壓由于DUT溫度而增加的情況下，可以在鍵合線劣化發生之前停止功率循環。如圖4。

圖4--AQG-324標準說明

在本版本中，定義了兩種方法來測量不受DUT溫度影響的導通電壓：

Von，cold：在加熱階段開始時測量；對于該參數，在加熱階段開始時捕獲導通狀態的電壓值，在循環電流導通之后需要用戶自行設置延遲時間。功率循環電流由開關模式的直流電源提供，該電源需要相當長的時間來調節輸出電流以達到所需水平。設置延遲時間必須由用戶定義（所需的時間延遲也取決于設置的循環電流值和DUT電壓）。

滿足以下幾點：

• 必須足夠長，以使電流達到設定的循環電流

必須足夠短以將溫度變化降至最低

如果激活，則在每個循環中的結果參數里記錄此參數。如圖5用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態電壓測量I。

圖5--用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態電壓測量I

Von，LP：在降低的加熱電流水平下測量；對于該參數，導通狀態電壓是在用戶定義的降低的電流水平下捕獲的。加熱發生在電阻通道上。將電流減少N倍，將VDS電壓降低N倍。但是功耗和溫度變化減少了N2（1/10的電流將引起1/100的溫度變化）。用戶必須指定用于此控制測量的負載電流（ILP），應用此特殊測試循環的頻率（此測試需要不同的電流，因此無法在每個循環中測量）。如圖6用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態電壓測量II。

圖6--用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態電壓測量II

3.使用兩個傳感器的平均值作為外殼（散熱器）溫度

對于直接接觸液體冷卻介質的功率模塊，有必要確定PN結和冷卻介質之間的熱阻（Rth，j-f）；冷卻液溫度（Tf）定義為入口和出口冷卻液溫度的平均值。新功能可將多個溫度傳感器分配給與外殼溫度傳感器相同的DUT。在這種情況下，所選傳感器的平均值將用作殼體（流體）溫度。如圖7使用二個傳感器的溫度平均值作為外殼（散熱器）的溫度。

如圖7--使用二個傳感器的溫度平均值作為外殼（散熱器）的溫度

4.增加新的循環停止標準

定義了新的循環停止標準：最大“冷”狀態電壓測量限值（兩種方法）：最大|V（on，cold）|和最大|V（on，LP）|

外殼溫度限制：最大ΔT（c）：最大殼體溫度擺動；最大T（c，Max）：最高峰值殼體溫度；最大差值R（th，jc）：用（Tj -Tc）/P公式。

計算得到的最大結-殼熱阻。如圖8-增加新的循環停止標準

如圖8--增加新的循環停止標準

針對功率循環設備競爭力提高的一些改進：

1.樣本失敗后繼續循環

根據實際配置，功率循環測試儀能夠同時測量多個工位的器件，每個加熱通道上最多4個器件所有這些加熱源的開通關斷時間都是嚴格同步的；到目前為止，當單個通道的器件出現故障時，所有通道的電源循環都已停止。用戶必須禁用或更換設備并啟動新的功率循環項目后才能繼續測試。

本次更新提供了新的功能，在其中一個加熱通道串接的四個器件的任何一個上出現單個器件故障時，只有該通道的電流停止輸出，在所有的其他加熱通道上的器件自動繼續功率循環而不受影響。如圖9樣本失敗后繼續功率循環

如圖9--樣本失敗后繼續功率循環和自動導出數據等功能

2.自動循環策略轉換

大多數標準（包括AQG 324）要求在固定負載參數的情況下運行功率循環測試，從而使設備退化加速老化。在最初的幾個循環中，允許調整參數以達到目標溫度擺動和/或耗散。作為一種增強，現在還可以為功率循環測量指定二次循環策略。如果指定了二次循環策略，系統將在用戶自定義的負載循環次數后開始應用二次策略（二次策略開始[循環編號]字段）。該功能允許在參數（例如負載電流或柵極電壓）的初始調節后自動轉換到固定參數進行功率循環實驗。如圖10自動循環策略轉換。

圖10--自動循環策略轉換

3.其他改進

（1）根據“循環設置”選項卡上指定的設置，工業電腦UI界面上顯示最大的功率循環持續時間。

（2）如果該選項被激活，測量完成后，將自動導出Rth測量值，經過指定的時間間隔后，將自動導出功率循環數據。如上圖9樣本失敗后繼續功率循環和自動導出數據等功能。