功率半導體

        功率半導體器件一直是電力電子技術發展的重要組成部分,是電力電子裝置實現電能轉換、電源管理的核心器件,又稱為電力電子器件,主要功能有變頻、變壓、整流、功率轉換和管理等,兼具節能功效。隨著電力電子應用領域的不斷擴展和電力電子技術水平的提高,功率半導體器件也在不斷發展和創新,其應用領域已從工業控制和消費電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網、變頻家電等諸多市場,市場規模呈現穩健增長態勢。隨著技術的進步與功率半導體器件的不斷演進,自上世紀80年代起,在下游市場中,功率半導體器件MOSFET、IGBT和功率集成電路逐步成為了主流應用器件。

功率半導體器件靜態參數測試技術的演進

        功率器件的生產制造屬于高科技基礎產業,整個產業鏈包含芯片器件的研發、生產、封裝和測試等幾個產業實現環節。隨著半導體制程工藝不斷提升,測試和驗證也變得更加重要。通常,主要的功率半導體器件參數分為靜態、動態、開關特性,靜態參數特性主要是表征器件本征特性指標。

        所謂靜態參數是指器件本身固有的,與工作條件無關的相關參數,如很多功率器件的的靜態直流參數(如擊穿電壓V(BR)CES/V(BR)DSS、漏電流ICES/IGES/lGSS/lDSS、閾值電壓VGE(th)、開啟電壓VCE(on)、跨導/Gfe/Gfs、壓降/Vf、導通內阻Rds(on)等。動態參數是指器件開關過程中的相關參數,這些參數會隨著開關條件如母線電壓、工作電流和驅動電阻等因素的改變而變化,如開關特性參數、體二極管反向恢復特性參數及柵電荷特性參數等。功率器件的靜態參數是動態指標的前提。

        從下圖可以看到,不同材料、不同技術的功率器件的性能差異很大。市面上傳統的測量技術或者儀器儀表一般可以覆蓋器件特性的測試需求。但是寬禁帶半導體器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化鎵)的技術卻極大擴展了高壓、高速的分布區間,如何精確表征功率器件高流/高壓下的I-V曲線或其它靜態特性,這就對器件的測試工具提出更為嚴苛的挑戰。

基于國產化高精度數字源表(SMU)的靜態參數測試方案

        功率半導體器件是一種復合全控型電壓驅動式器件,兼有高輸入阻抗和低導通壓降兩方面的優點;同時功率半導體器件的芯片屬于電力電子芯片,需要工作在大電流、高電壓、高頻率的環境下,對芯片的可靠性要求較高,這給測試帶來了一定的困難。武漢普賽斯提供一種基于國產化高精度源表的測試方案,可以精準測量功率半導體器件的靜態參數,具有高電壓和大電流特性、μΩ級導通電阻精確測量、 nA級電流測量能力等特點。支持高壓模式下測量功率器件結電容,如輸入電容、輸出電容、反向傳輸電容等。

        另外,針對氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)等材料構成的高速器件的I-V測試,如大功率激光器、GaN射頻功放、憶阻器等,普賽斯全新推出的CP系列脈沖恒壓源可以高效快速解決測試難題。

國標全指標的“一鍵”測試項目

        普賽斯可以提供完整的功率半導體器件芯片和模塊參數的測試方法,輕松實現靜態參數I-V和C-V的測試,最終輸出產品Datasheet報告。這些方法同樣適用于寬禁帶半導體SiC和GaN功率器件。