肖特基柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管溫升和熱阻測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】肖特基柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管溫升和熱阻測(cè)量方法及裝置屬于微電子技術(shù)中，半導(dǎo)體器件測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明設(shè)計(jì)了控制信號(hào)控制的快速切換開(kāi)關(guān)；漏源電壓切斷與柵壓由反偏轉(zhuǎn)為正偏的延時(shí)精確地由FPGA控制模塊設(shè)定及輸出；正向測(cè)試電流下，肖特基結(jié)電壓的穩(wěn)態(tài)過(guò)程與器件自身電容和測(cè)試電流值相關(guān)，通過(guò)采用恒溫下，結(jié)電壓的建立過(guò)程，作為恒溫參考結(jié)電壓，減小計(jì)算工作下溫升的延時(shí)誤差；采用FPGA設(shè)計(jì)了漏源電壓、漏源電流、柵源電壓的采集和設(shè)定功能，可以實(shí)現(xiàn)小于毫秒級(jí)時(shí)間的反饋功能，可以有效保護(hù)器件由于振蕩或誤操作帶來(lái)的器件燒毀。
【專利說(shuō)明】肖特基柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管溫升和熱阻測(cè)量方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]該技術(shù)屬于微電子技術(shù)中，半導(dǎo)體器件測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。該發(fā)明主要應(yīng)用于半導(dǎo)體肖特基結(jié)器件(半導(dǎo)體GaAs、GaN和SiC MESFET功率微波器件)工作溫升和熱阻的測(cè)量。
【背景技術(shù)】:
[0002]半導(dǎo)體器件，特別是功率半導(dǎo)體器件工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，致使器件有源區(qū)溫度升高。這將加速半導(dǎo)體器件的性能惡化。如工作壽命變短和器件的性能變差。影響半導(dǎo)體器件溫升的因素一方面與器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量有關(guān)；另一方面則與從有源區(qū)到周圍環(huán)境散熱的路程中，各環(huán)節(jié)材料散熱特性相關(guān)。一般為半導(dǎo)體材料的芯片、焊料、熱沉和封裝管殼。準(zhǔn)確測(cè)量出半導(dǎo)體器件工作時(shí)有源區(qū)處的溫升可以分析器件的封裝散熱特性，也是實(shí)際工程應(yīng)用中必須了解的重要參數(shù)。
[0003]目前測(cè)量半導(dǎo)體肖特基柵器件溫升和熱阻的方法主要有紅外熱像儀法，通過(guò)表面的溫度分布，測(cè)量出半導(dǎo)體器件的溫升和熱阻。但該測(cè)量技術(shù)操作復(fù)雜，測(cè)量周期長(zhǎng)，有的器件還需打開(kāi)器件管冒，帶來(lái)一定的破壞性。
[0004]現(xiàn)有電學(xué)法測(cè)量肖特基柵器件溫升和熱阻的方法中，由于正常工作時(shí)，柵極處于反向偏置，漏源極施加電壓，并產(chǎn)生工作電流。而測(cè)量狀態(tài)是先切斷漏源電壓，再將柵極由反向偏置，轉(zhuǎn)換為正向偏置，要迅速采集到正向恒定電流下柵電壓值。從工作轉(zhuǎn)向測(cè)量狀態(tài)，存在的關(guān)鍵問(wèn)題是，切斷漏源電壓后，工作功率去除，溫度會(huì)開(kāi)始下降，能否迅速采集到正向柵電壓，就決定了獲取有效溫度的關(guān)鍵。但是，漏源電壓去掉過(guò)程尚未結(jié)束，柵電壓就開(kāi)始由反偏轉(zhuǎn)為正偏會(huì)損傷、甚至燒毀器件。但若該轉(zhuǎn)換過(guò)程過(guò)慢，有源區(qū)溫度下降，會(huì)影響采集的溫度精度。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，有的采用柵完全打開(kāi)模式，利用漏源電壓和電流產(chǎn)生等效功率測(cè)量溫升，對(duì)有些正常工作在反向偏置下的器件來(lái)說(shuō)，該結(jié)果不是工作狀態(tài)的溫升。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的主要發(fā)明點(diǎn)在于:設(shè)計(jì)了控制信號(hào)控制的快速切換開(kāi)關(guān)；漏源電壓切斷與柵壓由反偏轉(zhuǎn)為正偏的延時(shí)精確地由FPGA控制模塊設(shè)定及輸出；正向測(cè)試電流下，肖特基結(jié)電壓的穩(wěn)態(tài)過(guò)程與器件自身電容和測(cè)試電流值相關(guān)，通過(guò)采用恒溫下，結(jié)電壓的建立過(guò)程，作為恒溫參考結(jié)電壓，減小計(jì)算工作下溫升的延時(shí)誤差；采用FPGA設(shè)計(jì)了漏源電壓、漏源電流、柵源電壓的采集和設(shè)定功能，可以實(shí)現(xiàn)小于毫秒級(jí)時(shí)間的反饋功能，可以有效保護(hù)器件由于振蕩或誤操作帶來(lái)的器件燒毀。
[0007]基于這些發(fā)明點(diǎn)，能夠更精確測(cè)量獲取肖特基柵器件加功率后，有源區(qū)溫度隨時(shí)間的上升過(guò)程，即瞬態(tài)加熱響應(yīng)曲線，并通過(guò)該曲線分辨出器件的主要熱阻構(gòu)成。
[0008]本發(fā)明提供的一種肖特基柵半導(dǎo)體器件的溫升和熱阻測(cè)量裝置，其特征在于，包括以下部分
[0009]測(cè)量的方框圖見(jiàn)圖1。[0010]首先被測(cè)器件401放置在可調(diào)溫的恒溫平臺(tái)402上。計(jì)算機(jī)100是實(shí)施測(cè)量的中心，測(cè)量指令的發(fā)送、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸和保存均由計(jì)算機(jī)100控制完成。計(jì)算機(jī)100分為兩路。一路時(shí)序控制FPGA單元200，分別接入電源模塊300，控制輸出柵極電壓源301、測(cè)試電流源302、漏極電壓源303，接入時(shí)序脈沖信號(hào)304，控制狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305。狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305中的柵源反偏電壓和正向測(cè)試電流狀態(tài)由一個(gè)通道輸出，受控于時(shí)序脈沖信號(hào)304,狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305中的漏源電壓的通、斷受控于時(shí)序脈沖信號(hào)304。狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305的兩路輸出先接入保護(hù)電路306，再?gòu)谋Ｗo(hù)電路306分別串聯(lián)工作電流采樣電阻501接到被測(cè)器件401的漏極、串聯(lián)測(cè)試電流采樣電阻502接到被測(cè)器件401的柵極。工作電流采樣電阻501、測(cè)試電流采樣電阻502兩端的電壓，以及被測(cè)器件401的柵源電壓、漏源電壓輸出至狀態(tài)監(jiān)控器201，再經(jīng)由FPGA單元200與計(jì)算機(jī)100實(shí)現(xiàn)設(shè)置和接收雙向控制。
[0011]從計(jì)算機(jī)100分出的另一路，接入采集器202。由被測(cè)器件401的測(cè)試電流下的柵電壓接入截取放大器308，受參考電壓電位器307的截取后，輸出至采集器202，并傳給計(jì)算機(jī)100?；鶞?zhǔn)電壓309接入?yún)⒖茧妷弘娢黄?07，給參考電壓電位器307提供基準(zhǔn)電壓。
[0012]使用上述連接的裝置，測(cè)量被測(cè)器件401溫度系數(shù)的方法:
[0013]I)將被測(cè)器件401接觸放置在可調(diào)溫度的恒溫平臺(tái)402上；接好被測(cè)器件401上的兩端導(dǎo)線；設(shè)恒溫平臺(tái)的溫度為Tl ；
[0014]2)通過(guò)計(jì)算機(jī)100設(shè)置漏源電壓為零，經(jīng)FPGA單元200設(shè)置正向柵源測(cè)試電流，小于正常漏源工作電流的1%，以保證產(chǎn)生的升溫可以忽略?？刂撇杉噶钣擅}沖的下降沿觸發(fā)，以啟動(dòng)采集器202采集。
[0015]3)計(jì)算機(jī)100通過(guò)采集器202，采集經(jīng)截取放大器308，截取、放大被測(cè)器件401在測(cè)試電流下的柵源電壓；
[0016]4)截取放大器308固定截取、放大被測(cè)器件401柵源兩端電壓中含有隨溫度變化的部分，輸出給采集器202 ;經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、平均后，得到Tl溫度下，未加工作電流時(shí)，測(cè)試電流下的被測(cè)器件401兩端電壓Vgsf 1，經(jīng)采集器202傳到計(jì)算機(jī)100，并顯示采集的數(shù)據(jù)；
[0017]5)將恒溫平臺(tái)升高溫度到T2，重復(fù)步驟3、步驟4測(cè)量相同測(cè)試電流下的端電壓Vgsf2，其溫度系數(shù)是□ = (Vgsf2-Vgsfl)/ (T2-T1);即溫度每升高一度測(cè)試電流下柵源肖特基結(jié)電壓的改變量；或者選擇多次改變恒溫平臺(tái)溫度，重復(fù)步驟3、4的測(cè)量；然后利用最小二乘法計(jì)算出溫度系數(shù)。選擇多次改變恒溫平臺(tái)溫度可以提高溫度系數(shù)精度。溫度系數(shù)測(cè)量后，數(shù)據(jù)存盤。只要保持相同的測(cè)試電流，溫度系數(shù)就可以使用；
[0018]使用上述連接的裝置，測(cè)量被測(cè)器件溫升和熱阻的方法
[0019]1、將被測(cè)器件401接觸放置在可調(diào)溫度的恒溫平臺(tái)402上；連接好被測(cè)器件401柵、源、漏導(dǎo)線；設(shè)恒溫平臺(tái)溫度為TO ；
[0020]I1、保持與測(cè)量溫度系數(shù)相同的測(cè)試電流下，通過(guò)計(jì)算機(jī)100設(shè)定工作電壓Vds為零，通過(guò)FPGA單元200產(chǎn)生一個(gè)控制脈沖指令給漏極電壓源303 ;在高電平向低電平轉(zhuǎn)換的下降沿，觸發(fā)采集器202，采集經(jīng)截取放大器308，截取、放大被測(cè)器件401在TO溫度下，未加工作電壓時(shí)，測(cè)試電流下的柵源電壓Vl (t)。其中，包含了切換至下降沿時(shí)，由反偏至正偏測(cè)試電流充電下的較短時(shí)間內(nèi)結(jié)電壓變化成份。
[0021]II1、通過(guò)計(jì)算機(jī)100設(shè)定加工作電壓Vds，工作電流Ids，施加功率時(shí)間tH，冷卻采集時(shí)間tC，通過(guò)FPGA單元200產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令給柵極電壓源301、測(cè)試電流源302、漏極電壓源303。
[0022]IV、執(zhí)行測(cè)量程序，計(jì)算機(jī)100經(jīng)FPGA單元200、電源模塊300、狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305，輸出設(shè)定的工作和測(cè)量脈沖；該脈沖從O到tH時(shí)間段為工作模式，工作電壓為Vds、電流Ids，柵壓為Vgs，并且這些參數(shù)值經(jīng)狀態(tài)監(jiān)控器201、FPGA單元200返回計(jì)算機(jī)100。
[0023]V、到tH時(shí)刻，切換為測(cè)量狀態(tài)，工作電壓為Vds=0、電流Ids=O,柵壓由負(fù)偏轉(zhuǎn)為正偏，并觸發(fā)采集器202，采集正向恒流下的被測(cè)器件401柵壓Vgsf隨時(shí)間變化，直到tC結(jié)束，并輸出Vgsf(t)返回計(jì)算機(jī)100。由于設(shè)計(jì)的狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305，受時(shí)序脈沖信號(hào)304的精確控制，關(guān)斷漏源電壓和柵電壓轉(zhuǎn)換位正向偏置的延遲時(shí)間可達(dá)到納秒量級(jí)。Vgsf (t)中也包含了最初幾個(gè)微秒量級(jí)的正向測(cè)試電流充電造成結(jié)電壓變化成份。
[0024]V1、測(cè)得的Vgsf (t)與步驟II測(cè)得的Vl⑴差就是由于工作功率產(chǎn)生的溫升，帶來(lái)的變化；隨冷卻時(shí)間增加，Vgsf⑴與Vl(t)的差變小，逐漸趨于零；Vgsf (t)與Vl(t)的差，再除以溫度系數(shù)α就是測(cè)量的設(shè)定工作電流和設(shè)定的工作電流施加時(shí)間段tH內(nèi)，使被測(cè)器件 401 的產(chǎn)生的溫升，Λ T (t)= (Vgsf(t)-Vl(t))/a ；
[0025]VI1、被測(cè)器件401工作時(shí)加載功率=Vds Ids，溫升Λ T除以功率就是熱阻，Rth (t) = Δ T (t) / (Vds Ids)；
[0026]VII1、通過(guò)對(duì)Rth (t)實(shí)施結(jié)構(gòu)函數(shù)法處理，得到被測(cè)器件401熱阻構(gòu)成。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1本發(fā)明裝置示意圖。
[0028]圖中序號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱如下:
[0029]100計(jì)算機(jī) 302測(cè)試電流源308截取放大器
[0030]200FPGA單元 303漏極電壓源309基準(zhǔn)電壓
[0031]201狀態(tài)監(jiān)控器304時(shí)序脈沖信號(hào) 401被測(cè)器件
[0032]202采集器 305狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)402恒溫平臺(tái)
[0033]300電源模塊 306保護(hù)電路501工作電流采樣電阻
[0034]301柵極電壓源307參考電壓電位器 502測(cè)試電流米樣電阻
[0035]圖2柵極和漏極電壓時(shí)序圖。
[0036]其中:0-1^為初始狀態(tài)，t1-t2為加熱階段，t2_t3為過(guò)渡階段，t3_t4為冷卻米集階段，t4之后為初始狀態(tài)。tH為加熱時(shí)長(zhǎng)，t。為采集時(shí)長(zhǎng)。
[0037]圖3柵極電壓變化示意圖。
[0038]其中:曲線I為不加功率時(shí)的柵極電壓變化示意圖，曲線2為加功率后的柵極電壓變化示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]首先被測(cè)器件401放置在可調(diào)溫的恒溫平臺(tái)402上，恒溫平臺(tái)可以使用半導(dǎo)體致冷器構(gòu)成。計(jì)算機(jī)100是實(shí)施測(cè)量的中心，測(cè)量指令的發(fā)送、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸和保存均由計(jì)算機(jī)100控制完成。計(jì)算機(jī)100通過(guò)USB連接FPGA單元200。FPGA單元200可使用AlteraCyclone II EP2C8Q208C8N。FPGA單元200連接電源模塊300。電源模塊300包括柵極電壓源301、測(cè)試電流源302以及漏極電壓源303。[0040]柵極電壓源301可以使用0P07和TIP42C構(gòu)成。柵極電壓源301 —端接到FPGA單元200，接收由計(jì)算機(jī)100設(shè)定的柵極電壓指令。柵極電壓源301另一端接到狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305。測(cè)試電流源302可以使用0P07和C9014構(gòu)成。測(cè)試電流源302 —端接FPGA單元200，接收由計(jì)算機(jī)100設(shè)定的測(cè)試電流指令。測(cè)試電流源302另一端接到狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305。漏極電壓源303可以使用0P07和MJ11016構(gòu)成。漏極電壓源303 —端接FPGA單元200，接收由計(jì)算機(jī)100設(shè)定的漏極電壓指令。漏極電壓源303另一端接到狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305。切換開(kāi)關(guān)305可以使用IRF530構(gòu)成。切換開(kāi)關(guān)305三個(gè)輸入端分別接入由柵極電壓源301輸出的柵極電壓、測(cè)試電流源302輸出的測(cè)試電流和漏極電壓源303輸出的漏極電壓；兩個(gè)輸出端分別接到保護(hù)電路306，再?gòu)谋Ｗo(hù)電路306分別串聯(lián)工作電流采樣電阻501接到被測(cè)器件401的漏極、串聯(lián)測(cè)試電流采樣電阻502接到被測(cè)器件401的柵極，保護(hù)電路可以使用AT89C2051構(gòu)成；另一個(gè)控制端接到FPGA單元200，由FPGA單元提供時(shí)序脈沖信號(hào)304，控制工作狀態(tài)以及測(cè)試狀態(tài)的切換。
[0041]狀態(tài)監(jiān)控器201由MAX197構(gòu)成，狀態(tài)監(jiān)控器201采集四路電壓值，發(fā)送給FPGA單元200，實(shí)時(shí)監(jiān)控四個(gè)主要電參數(shù)的狀態(tài):一路直接接到被測(cè)器件401的漏極，采集被測(cè)器件401的漏極電壓；另一路直接接到被測(cè)器件401的柵極，采集被測(cè)器件401的柵極電壓；第三路連接到工作電流采樣電阻501的兩個(gè)采樣端，工作電流采樣電阻501可使用低溫度系數(shù)的合金帶電阻，工作電流采樣電阻501的兩個(gè)輸入端的一端接入保護(hù)電路306的漏極輸出端，另一輸入端接到被測(cè)器件401的漏極，采集工作電流采樣電阻501上的電壓，得到被測(cè)器件401的工作電流。第四路連接到測(cè)試電流采樣電阻502的兩個(gè)采樣端，測(cè)試電流采樣電阻502同樣可使用低溫度系數(shù)的合金帶電阻，測(cè)試電流采樣電阻502的兩個(gè)輸入端的一端接入保護(hù)電路306的柵極輸出端，另一輸入端接到被測(cè)器件401的柵極，采集測(cè)試電流采樣電阻502上的電壓，得到被測(cè)器件401的測(cè)試電流。
[0042]狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)305受來(lái)自計(jì)算機(jī)100的指令控制。器件工作時(shí)，柵極電壓源301輸出電壓到被測(cè)器件401的柵極，漏極電壓源303輸出電壓到被測(cè)器件401的漏極。測(cè)量時(shí)，測(cè)試電流源302輸出電流到被測(cè)器件401的柵極，而漏極電壓斷開(kāi)。
[0043]被測(cè)器件401在測(cè)試電流下的柵源電壓是由采樣頻率IMHz以上、12位以上采集器202完成的，采集器202可使用高速AD轉(zhuǎn)換器AD574。采集器202 —端通過(guò)USB接到計(jì)算機(jī)100，從計(jì)算機(jī)100接收指令，并發(fā)送數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)100，一端接到截取放大器308，截取放大器308可以由高速運(yùn)算放大器0PA843構(gòu)成。截取放大器308接到被測(cè)器件401的柵極。截取放大器308的功能是截取掉大部分不變化的成分，有效放大隨溫度變化的部分，保證測(cè)量的精度。測(cè)試電流下被測(cè)器件401的柵源電壓經(jīng)截取放大器308截取放大后，由采集器202采集并傳到計(jì)算機(jī)100，顯示出采集的電壓波形。
[0044]截取放大器308接出了參考電壓電位器307，參考電壓電位器307可用精密多圈電位器構(gòu)成。參考電壓電位器307 —端接到基準(zhǔn)電壓309，另一端接地?；鶞?zhǔn)電壓309可由LM336組成。
[0045]本發(fā)明的半導(dǎo)體MESFET/HEMT器件的溫升和熱阻測(cè)量方法的【具體實(shí)施方式】如前所述，本處不再贅述。
【權(quán)利要求】
1.一種肖特基柵半導(dǎo)體器件的溫升和熱阻測(cè)量裝置，其特征在于，包括以下部分: 被測(cè)器件放置在可調(diào)溫的恒溫平臺(tái)上；計(jì)算機(jī)分為兩路；一路時(shí)序控制FPGA單元，分別接入電源模塊，控制輸出柵極電壓源、測(cè)試電流源、漏極電壓源，接入時(shí)序脈沖信號(hào)，控制狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)；狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)中的柵源反偏電壓和正向測(cè)試電流狀態(tài)由一個(gè)通道輸出，受控于時(shí)序脈沖信號(hào)，狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)中的漏源電壓的通、斷受控于時(shí)序脈沖信號(hào)；狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)的兩路輸出先接入保護(hù)電路，再?gòu)谋Ｗo(hù)電路分別串聯(lián)工作電流采樣電阻接到被測(cè)器件的漏極、串聯(lián)接到被測(cè)器件的柵極；工作電流采樣電阻、測(cè)試電流采樣電阻兩端的電壓，以及被測(cè)器件的柵源電壓、漏源電壓輸出至狀態(tài)監(jiān)控器，再經(jīng)由FPGA單元與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)置和接收雙向控制； 從計(jì)算機(jī)分出的另一路，接入采集器；由被測(cè)器件的測(cè)試電流下的柵電壓接入截取放大器，受參考電壓電位器的截取后，輸出至采集器，并傳給計(jì)算機(jī)；其中，基準(zhǔn)電壓給參考電壓電位器提供基準(zhǔn)電壓。
2.應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置測(cè)量被測(cè)器件溫度系數(shù)的方法，其特征在于，步驟如下: .1)將被測(cè)器件接觸放置在可調(diào)溫度的恒溫平臺(tái)上；接好被測(cè)器件上的導(dǎo)線；設(shè)恒溫平臺(tái).的溫度為Tl ； .2)通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置漏源電壓為零，經(jīng)FPGA單元設(shè)置正向柵源測(cè)試電流，小于正常漏源工作電流的1%，以保證產(chǎn)生的升溫可以忽略?？刂撇杉噶钣擅}沖的下降沿觸發(fā)，以啟動(dòng)采集器采集。 .3 )計(jì)算機(jī)通過(guò)采集器，采集經(jīng)截取放大器，截取、放大被測(cè)器件在測(cè)試電流下的柵源電壓； .4)截取放大器固定截取、放大被測(cè)器件柵源兩端電壓中含有隨溫度變化的部分，輸出給采集器；經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、平均后，得到Tl溫度下，未加工作電流時(shí)，測(cè)試電流下的兩端電壓Vgsfl，經(jīng)傳到計(jì)算機(jī)，并顯示采集的數(shù)據(jù)； .5)將恒溫平臺(tái)升高溫度到T2，重復(fù)步驟3)、步驟4)測(cè)量相同測(cè)試電流下的端電壓Vgsf2，其溫度系數(shù)是□ = (Vgsf2-Vgsfl)/ (T2-T1);即溫度每升高一度測(cè)試電流下柵源肖特基結(jié)電壓的改變量；或者選擇多次改變恒溫平臺(tái)溫度，重復(fù)步驟3)、步驟4)的測(cè)量；然后利用最小二乘法計(jì)算出溫度系數(shù)。
3.應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置測(cè)量被測(cè)器件溫升和熱阻的方法，其特征在于，步驟如下: .1、將被測(cè)器件接觸放置在可調(diào)溫度的恒溫平臺(tái)上；連接好被測(cè)器件柵、源、漏導(dǎo)線；設(shè)恒溫平臺(tái)溫度為TO ； I1、保持與測(cè)量溫度系數(shù)相同的測(cè)試電流下，通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定工作電壓Vds為零，通過(guò)FPGA單元產(chǎn)生一個(gè)控制脈沖指令給漏極電壓源；在高電平向低電平轉(zhuǎn)換的下降沿，觸發(fā)采集器，采集經(jīng)截取放大器，截取、放大被測(cè)器件在TO溫度下，未加工作電壓時(shí)，測(cè)試電流下的柵源電壓Vl⑴； II1、通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定加工作電壓Vds，工作電流Ids，施加功率時(shí)間tH，冷卻采集時(shí)間tC，通過(guò)產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令給柵極電壓源、測(cè)試電流源、漏極電壓源； IV、執(zhí)行測(cè)量程序，計(jì)算機(jī)經(jīng)FPGA單元、電源模塊和狀態(tài)控制切換開(kāi)關(guān)，輸出設(shè)定的工作和測(cè)量脈沖；該脈沖從O到tH時(shí)間段為工作模式，工作電壓為Vds、電流Ids，柵壓為Vgs,并且這些參數(shù)值經(jīng)狀態(tài)監(jiān)控器、FPGA單元返回計(jì)算機(jī)；V、到tH時(shí)刻，切換為測(cè)量狀態(tài)，工作電壓為Vds=0、電流Ids=O,柵壓由負(fù)偏轉(zhuǎn)為正，并觸發(fā)采集器，采集正向恒流下的被測(cè)器件柵壓Vgsf隨時(shí)間變化，直到tC結(jié)束，并輸出Vgsf (t)返回計(jì)算機(jī)； V1、測(cè)得的Vgsf⑴與步驟II測(cè)得的Vl(t)差就是由于工作功率產(chǎn)生的溫升，帶來(lái)的變化；隨冷卻時(shí)間增加，Vgsf (t)與Vl(t)的差變小，逐漸趨于零；Vgsf (t)與Vl(t)的差，再除以溫度系數(shù)α就是測(cè)量的設(shè)定工作電流和設(shè)定的工作電流施加時(shí)間段tH內(nèi)，使被測(cè)器件的產(chǎn)生的溫升，AT (t)= (Vgsf(t)-Vl(t))/a ； VI1、被測(cè)器件工作時(shí)加載功率=VdsIds溫升ΛT除以功率就是熱阻，Rth(t) = AT(t)/(Vds Ids)； VII1、通過(guò)對(duì)Rth(t)實(shí)施結(jié)構(gòu)函數(shù)法處理，得到被測(cè)器件熱阻構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK103616628SQ201310591383
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】馮士維, 鄧兵, 岳元, 馬琳, 郭春生 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)