本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體，尤其是涉及一種gan高電子遷移率晶體管的動態(tài)導(dǎo)通電阻測試電路。

背景技術(shù)：

1、gan?hemt功率器件具有高工作頻率、低損耗和耐高溫等優(yōu)點，能夠有效提高功率電子系統(tǒng)的效率和功率密度，因此在數(shù)據(jù)中心、電機驅(qū)動和航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著gan?hemt商業(yè)化程度的不斷提高，器件魯棒性研究成為了業(yè)內(nèi)的研究熱點之一。在實際功率電子系統(tǒng)中，在高速開關(guān)下，高di/dt、dv/dt會與電路中的寄生元件耦合產(chǎn)生電學(xué)應(yīng)力，影響器件的性能。在柵極電壓、漏極電壓等電學(xué)應(yīng)力條件下，gan?hemt器件內(nèi)部陷阱會發(fā)生對載流子的俘獲與發(fā)射，導(dǎo)致器件參數(shù)退化，出現(xiàn)動態(tài)導(dǎo)通電阻增加等問題，顯著增加器件損耗。

2、由于si基功率器件存在寄生pn結(jié)且通過pn結(jié)耐壓，當(dāng)發(fā)生非箝位感性負(fù)載開關(guān)(uis)時，若感性負(fù)載產(chǎn)生的感生電動勢超過pn結(jié)雪崩電壓，那么電感儲存的能量將通過寄生pn結(jié)以雪崩過流的形式耗散。但gan?hemt無寄生pn結(jié)，不能像si基功率器件一樣通過雪崩過流耗散電感中儲存的能量，因此基于si基功率器件時uis魯棒性測試方法與退化機理無法直接應(yīng)用于gan?hemt。研究單次或重復(fù)uis電應(yīng)力后gan?hemt器件特性的退化，對揭示gan?hemt器件在非箝位感性負(fù)載開關(guān)過程中的魯棒性具有重要意義，有必要提出gan?hemt器件在uis電應(yīng)力條件下動態(tài)導(dǎo)通電阻測試電路，實現(xiàn)uis電應(yīng)力結(jié)束后的微秒至毫秒時間內(nèi)對器件動態(tài)導(dǎo)通電阻退化測試。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種氮化鎵高電子遷移率晶體管非鉗位感性負(fù)載開關(guān)條件下動態(tài)導(dǎo)通電阻測試電路，相比與傳統(tǒng)測試電路集成了向被測器件施加非箝位感性負(fù)載開關(guān)(uis)電應(yīng)力和用于測量器件動態(tài)導(dǎo)通電阻的雙脈沖(dpt)測試兩種功能。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種gan高電子遷移率晶體管的動態(tài)導(dǎo)通電阻測試電路，包括uis測試電路、dpt測試電路、鉗位電路和驅(qū)動電路；

4、所述uis測試電路用于向被測器件施加非箝位感性負(fù)載開關(guān)(uis)電應(yīng)力，包括第一直流電源、第一電容、第一電感和第一半導(dǎo)體開關(guān)，第一電容與第一直流電源并聯(lián)，第一半導(dǎo)體開關(guān)的一端通過第一電感后接第一直流電源的正極，第一半導(dǎo)體開關(guān)的另一端接被測gan器件的漏極；第一直流電源的負(fù)極接地；

5、所述dpt測試電路用于測量器件動態(tài)導(dǎo)通電阻的雙脈沖(dpt)，包括第二直流電源、第二電容、第二電感、第一二極管、第二半導(dǎo)體開關(guān)，第二電容與第二直流電源并聯(lián)，第二半導(dǎo)體開關(guān)的一端接第一二極管的陽極和第二電感的一端，第二電感的另一端接第一二極管的陰極和第二直流電源的正極，第二半導(dǎo)體開關(guān)的另一端接被測gan器件的漏極；第二直流電源的負(fù)極接地；

6、所述鉗位電路用于在被測器件關(guān)斷時讓其保持一個穩(wěn)定的正向電壓，包括第三直流電源、電阻、第二二極管、齊納二極管，第二二極管的陽極、齊納二極管的陰極通過電阻后接第三直流電源的正極，第二二極管的陰極接被測gan器件的漏極；第三直流電源的負(fù)極和齊納二極管的陽極接地；

7、驅(qū)動電路接被測gan器件的柵極，用于驅(qū)動被測gan器件；

8、被測gan器件的源極接地。

9、本發(fā)明電路的工作方式為：首先，通過調(diào)整脈沖寬度、脈沖頻率、占空比、直流電源電壓、柵極驅(qū)動電壓、連續(xù)脈沖單次測試時間、電感值后，開啟uis測試電路直流電源、uis測試電路半導(dǎo)體開關(guān)、鉗位電路直流電源，控制電路驅(qū)動被測器件柵極信號開啟晶體管，電路進(jìn)入uis測試測試模式?？刂茤艠O信號關(guān)閉晶體管同時關(guān)閉uis測試電路直流電源，進(jìn)行uis測試。進(jìn)行uis測試時，先關(guān)閉uis測試電路直流電源、uis測試電路半導(dǎo)體開關(guān)、鉗位電路直流電源，控制電路驅(qū)動被測器件柵極信號開啟晶體管。隨后控制柵極信號關(guān)閉晶體管同時關(guān)閉uis測試電路直流電源，此時便完成了一次uis測試。

10、施加完uis電應(yīng)力后可進(jìn)行dpt測試，關(guān)閉uis測試電路直流電源、uis測試電路半導(dǎo)體開關(guān)，設(shè)置開/關(guān)脈沖寬度、柵極關(guān)斷電壓、柵極驅(qū)動電壓、脈沖頻率、占空比、電壓反偏應(yīng)力時間、直流電源電壓、電感值，開啟dpt測試電路直流電源、dpt測試電路半導(dǎo)體開關(guān)，控制電路驅(qū)動被測器件柵極信號開啟晶體管，電路進(jìn)入dpt測試測試模式。在第二個脈沖時，當(dāng)漏極導(dǎo)通電流上升至設(shè)定值后，同時測量鉗位電路二極管陽極處電壓、被測器件漏極電流，可計算得到動態(tài)導(dǎo)通電阻。

11、本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明可用于封裝級器件產(chǎn)品測試，為gan?hemt的生產(chǎn)研發(fā)、特性表征、量產(chǎn)測試、可靠性評估及應(yīng)用評估提供依據(jù)，對比傳統(tǒng)測試電路，本發(fā)明將uis和dpt測試電路集成在一起，提高了測試效率，同時減小了因施加電壓力后到dpt測試時間過長、轉(zhuǎn)移器件時過程與環(huán)境對結(jié)果的影響所造成的誤差。

技術(shù)特征：

1.一種gan高電子遷移率晶體管的動態(tài)導(dǎo)通電阻測試電路，其特征在于，包括uis測試電路、dpt測試電路、鉗位電路和驅(qū)動電路；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種GaN高電子遷移率晶體管的動態(tài)導(dǎo)通電阻測試電路。本發(fā)明的電路包括UIS測試電路、DPT測試電路、鉗位電路、驅(qū)動電路，特點是兩個半導(dǎo)體開關(guān)可以選通UIS測試電路和DPT測試電路，可以在不移動器件的情況下進(jìn)行UIS測試與隨后的DPT測試，引入的鉗位電路可以間接測試被測器件的導(dǎo)通壓降。本發(fā)明可用于封裝級器件產(chǎn)品測試，為GaN?HEMT的生產(chǎn)研發(fā)、特性表征、量產(chǎn)測試、可靠性評估及應(yīng)用評估提供依據(jù)，對比傳統(tǒng)測試電路，本發(fā)明將UIS和DPT測試電路集成在一起，提高了測試效率，同時減小了因施加電壓力后到DPT測試時間過長、轉(zhuǎn)移器件時過程與環(huán)境對結(jié)果的影響所造成的誤差。

技術(shù)研發(fā)人員：孫瑞澤,馬云飛,潘慈,袁文瀚,吳仁杰,陳興歡,陳萬軍,張波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23