來源：芯TIP

1940年，貝爾實(shí)驗(yàn)室在研究雷達(dá)探測(cè)整流器時(shí)，發(fā)現(xiàn)硅存在PN結(jié)效應(yīng)，1958年，美國通用電氣（GE）公司研發(fā)出世界上第一個(gè)工業(yè)用普通晶閘管，標(biāo)志著電力電子技術(shù)的誕生。

從此功率半導(dǎo)體器件的研制及應(yīng)用得到了飛速發(fā)展，并快速成長為電子制造業(yè)的核心器件之一，還獨(dú)立成為電子電力學(xué)科。

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作為電能/功率處理的核心器件，功率半導(dǎo)體器件主要用于電力設(shè)備的電能變換和電路控制，更是弱電控制與強(qiáng)電運(yùn)行之間的溝通橋梁，主要作用是變頻、變壓、變流、功率放大和功率管理，對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。 ?

與此同時(shí)，功率半導(dǎo)體器件還具有綠色節(jié)能功能，被廣泛應(yīng)用于幾乎所有的電子制造業(yè)，目前使用領(lǐng)域正從傳統(tǒng)工業(yè)制造和4C產(chǎn)業(yè)向新能源、電力機(jī)車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)展。

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隨著智能電網(wǎng)、汽車電氣化等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，由于高功率密度和緊湊性，新興的寬禁帶功率模塊深得業(yè)界青睞。以碳化硅為核心的800V強(qiáng)電系統(tǒng)將在主逆變器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、DC-DC到OBC及非車載充電樁等領(lǐng)域迎來規(guī)模化發(fā)展。如何準(zhǔn)確可靠地評(píng)價(jià)作為這些子系統(tǒng)核心組件的功率模塊變得至為關(guān)鍵。在評(píng)估功率模塊時(shí)，需要對(duì)電路板布局仔細(xì)考量。 ?

目前，一般待測(cè)模塊被焊接在測(cè)試板上以減少雜散電感，但是由于測(cè)試過程中反復(fù)焊接不同的待測(cè)件，對(duì)功率模塊的評(píng)估費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，寬禁帶器件需要在不同結(jié)溫處測(cè)試其性能，也為測(cè)試帶來了挑戰(zhàn)。對(duì)于測(cè)試本身，其操作和數(shù)據(jù)分析都極為復(fù)雜，對(duì)儀器的準(zhǔn)確操作和數(shù)據(jù)管理也是不小的挑戰(zhàn)。 ?

那么，功率器件具體都要進(jìn)行哪些測(cè)試呢？ ?

01?產(chǎn)品特性測(cè)試 ?

◎?靜態(tài)參數(shù)測(cè)試（靜態(tài)參數(shù)·特性曲線）： 最基本的測(cè)試項(xiàng)目，可簡單的評(píng)估器件的性能好壞。

各種靜態(tài)參數(shù)為使用者可靠選擇器件提供了非常直觀的參考依據(jù)、同時(shí)在變頻器，焊機(jī)，軌道交通中的功率器件檢測(cè)維修，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。 ?

◎?動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試（開關(guān)特性·反向恢復(fù)·電容特性·柵極電荷）： 動(dòng)態(tài)參數(shù)的優(yōu)良決定著器件的開關(guān)性能。

通常我們希望功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)速度盡可能得高、開關(guān)過程短、損耗小。但是在實(shí)際應(yīng)用中，影響開關(guān)特性的參數(shù)有很多，如續(xù)流二極管的反向恢復(fù)參數(shù)，柵極/漏極、柵極/源極及漏極/源極電容、柵極電荷的存在，所以針對(duì)于此類參數(shù)的測(cè)試，變得尤為重要。開關(guān)特性決定裝置的開關(guān)損耗、功率密度、器件應(yīng)力以及電磁兼容性。直接影響變換器的性能。因此準(zhǔn)確的測(cè)量功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)性能具有極其重要的意義。 ?

◎?短路能力：功率半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵性能指標(biāo)

SiC MOSFET具有低損耗、耐高壓、導(dǎo)通電流大、開關(guān)速度快和溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車、鐵路、風(fēng)力發(fā)電、光伏逆變器、柔性直流輸電等商用領(lǐng)域均得到應(yīng)用。隨著SiC MOSFET應(yīng)用場景進(jìn)一步拓寬，所面對(duì)的工況也日益復(fù)雜，可能面對(duì)過流乃至更極端的短路的挑戰(zhàn)。器件的短路耐受能力直接決定了對(duì)故障保護(hù)和預(yù)防器件失效的設(shè)計(jì)，因此對(duì)其進(jìn)行測(cè)試是十分必要且重要的。 ?

◎?極限能力測(cè)試：如浪涌電流測(cè)試，雪崩能量測(cè)試。

浪涌電流是指電源接通瞬間或是在電路出現(xiàn)異常情況下產(chǎn)生的遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)電流的峰值電流或過載電流。雪崩耐量即向半導(dǎo)體的接合部施加較大的反向衰減偏壓時(shí)，電場衰減電流的流動(dòng)會(huì)引起雪崩衰減，此時(shí)元件可吸收的能量稱為雪崩耐量。 ?

02 可靠性測(cè)試 ?

老化可靠性壽命測(cè)試：為了保證產(chǎn)品的耐久性能，也就是產(chǎn)品使用的壽命。半導(dǎo)體功率器件廠家在產(chǎn)品定型前都會(huì)做一系列的可靠性試驗(yàn)，以確保產(chǎn)品的長期耐久性能。 ?

這里一般涉及到：功率循環(huán)、高溫反偏、高溫柵偏、高溫高濕反偏、溫度循環(huán)、溫度沖擊、高低溫存儲(chǔ)、間歇性壽命測(cè)試等各項(xiàng)測(cè)試。 ?

目前國內(nèi)可靠性測(cè)試解決方案提供商之一的三海科技就可以為行業(yè)客戶提供完整的功率半導(dǎo)體器件可靠性測(cè)試一體化解決方案，他們的相關(guān)產(chǎn)品支持高溫反偏/柵偏/高溫高濕反偏/加速壽命測(cè)試（HTRB，HTGB，H3TRB，HAST），動(dòng)態(tài)高溫反偏/柵偏/高溫高濕反偏測(cè)試（AC-HTRB，AC-HTGB，AC-H3TRB），間歇壽命測(cè)試（IOL），全電流范圍的功率循環(huán)測(cè)試（250A/1000A/3000A/6000A Power Cycling）等多種可靠性測(cè)試，試驗(yàn)對(duì)象涵蓋基于Si基、SiC基與GaN基的多種功率半導(dǎo)體器件類型（二極管、三極管、MOSFET、IGBT等）。 ? ? ? ?

審核編輯：劉清