基于國產(chǎn)化源表的第三代功率半導(dǎo)體器件靜態(tài)測試方案

2023年04月24日 11:38:50人氣：518來源：武漢普賽斯儀表有限公司

　　功率半導(dǎo)體器件一直是電力電子技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，是電力電子裝置實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換和管理等，兼具節(jié)能功效。隨著電力電子應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和電力電子技術(shù)水平的提高，功率半導(dǎo)體器件也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，其應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制和消費(fèi)電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場，市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)健增長態(tài)勢(shì)。

　　隨著行業(yè)技術(shù)革新和新材料性能發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)朝復(fù)雜化演進(jìn)，功率半導(dǎo)體的襯底材料朝大尺寸和新材料方向發(fā)展。以SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料迅速崛起，它們通常具有高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高遷移率、高飽和電子速度、高電子密度、高溫穩(wěn)定性以及可承受大功率等特點(diǎn)，使其在光電器件、電力電子、射頻微波器件、激光器和探測器件等方面展現(xiàn)出巨大的潛力。

　　碳化硅(Silicone Carbide, SiC)是目前Z受行業(yè)關(guān)注的半導(dǎo)體材料之一，從材料層面看，SiC是一種由硅(Si)和碳(C)構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體材料；絕緣擊穿場強(qiáng)(BreakdownField)是Si的10倍，帶隙(EnergyGap)是Si的3倍，飽和電子漂移速率是硅的2倍，能夠?qū)崿F(xiàn)“高耐壓”、“低導(dǎo)通電阻”、“高頻”這三個(gè)特性。

　　從SiC的器件結(jié)構(gòu)層面探究，SiC 器件漂移層電阻比 Si 器件要小，不必使用電導(dǎo)率調(diào)制，就能以具有快速器件結(jié)構(gòu)特征的 MOSFET 同時(shí)實(shí)現(xiàn)高耐壓和低導(dǎo)通電阻。與 600V～900V 的 Si MOSFET 相比，SiC MOSFET具有芯片面積小、體二極管的反向恢復(fù)損耗非常小等優(yōu)點(diǎn)。

　　不同材料、不同技術(shù)的功率器件的性能差異很大。市面上傳統(tǒng)的測量技術(shù)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(dǎo)體器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化鎵)的技術(shù)卻極大擴(kuò)展了高壓、高速的分布區(qū)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(tài)特性，這就對(duì)器件的測試工具提出更為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。

　　靜態(tài)參數(shù)主要是指本身固有的，與其工作條件無關(guān)的相關(guān)參數(shù)。靜態(tài)參數(shù)測試又叫穩(wěn)態(tài)或者DC(直流)狀態(tài)測試，施加激勵(lì)(電壓/電流)到穩(wěn)定狀態(tài)后再進(jìn)行的測試。主要包括：柵極開啟電壓、柵極擊穿電壓、源極漏級(jí)間耐壓、源極漏級(jí)間漏電流、寄生電容(輸入電容、轉(zhuǎn)移電容、輸出電容),以及以上參數(shù)的相關(guān)特性曲線的測試。

　　圍繞第三代寬禁帶半導(dǎo)體靜態(tài)參數(shù)測試中的常見問題，如掃描模式對(duì)SiC MOSFET閾值電壓漂移的影響、溫度及脈寬對(duì)SiC MOSFET導(dǎo)通電阻的影響、等效電阻及等效電感對(duì)SiC MOSFET導(dǎo)通壓降測試的影響、線路等效電容對(duì)SiC MOSFET測試的影響等多個(gè)維度，針對(duì)測試中存在的測不準(zhǔn)、測不全、可靠性以及效率低的問題，普賽斯儀表提供一種基于國產(chǎn)化高精度數(shù)字源表（SMU）的測試方案，具有更優(yōu)的測試能力、更準(zhǔn)確的測量結(jié)果、更高的可靠性與更全面的測試能力。

關(guān)鍵詞：探測器光電器件電子器件

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