PMST-2200V 功率半導(dǎo)體靜態(tài)參數(shù)測試機

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，功率半導(dǎo)體的村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)體材料迅速發(fā)展，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，使其在光電器件、電力電子、射頻微波器件、激光器和探測器等方面展現(xiàn)出巨大的潛力。SiC(碳化硅)和GaN(氮化鎵)電力電子器件也逐漸成為功率半導(dǎo)體器件的重要發(fā)展領(lǐng)城。另外，由于不同結(jié)構(gòu)和不同襯底材料的功奉半導(dǎo)體電學(xué)性能和成本各有差異，在不同應(yīng)用場景各具優(yōu)勢。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，這就對器件的測試工具提出更為嚴苛的挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下方面：

測量精度方面
高流高壓精確測量：隨著寬禁帶半導(dǎo)體器件SiC（碳化硅）或GaN（氮化鎵）等的發(fā)展，其工作在高電壓、大電流條件下，擴展了高壓、高速的分布區(qū)間。傳統(tǒng)測量技術(shù)或儀器難以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，對測試工具提出了更高要求，需要具備高電壓和大電流特性、μΩ級導(dǎo)通電阻精確測量、納安級電流測量能力等。
噪聲抑制：在高精度測量時，外界電磁干擾、測試系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲等會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，微弱的柵極漏電流測量，容易受到噪聲干擾，需要采取有效的噪聲抑制措施，如良好的電磁屏蔽、濾波等。
溫度影響：功率器件的參數(shù)受溫度影響較大，如閾值電壓、導(dǎo)通電阻等。要精確測量靜態(tài)參數(shù)，需要在不同溫度下進行測試，這就要求測試系統(tǒng)具備高精度的溫度控制模塊，且溫度控制要穩(wěn)定，以確保測試結(jié)果的一致性和可重復(fù)性。

器件特性方面
閾值電壓漂移：對于SiC MOSFET等器件，其閾值電壓具有不穩(wěn)定性，在測試過程中會有明顯漂移，電性能測試以及高溫柵偏試驗后的電測試結(jié)果嚴重依賴于測試條件。掃描模式也會對閾值電壓漂移產(chǎn)生影響，增加了準(zhǔn)確測量閾值電壓的難度。
新型器件特性復(fù)雜：第三代寬禁帶半導(dǎo)體器件如SiC、GaN等，具有與傳統(tǒng) Si 基器件不同的特性。例如，GaN HEMT器件存在陷阱效應(yīng)和自熱效應(yīng)，陷阱效應(yīng)會引起柵和漏滯后效應(yīng)，自熱效應(yīng)體現(xiàn)在脈寬對器件測試的影響，這使得測試和建模工作更加復(fù)雜。

測試效率方面
并聯(lián)應(yīng)用與量產(chǎn)需求：在實際應(yīng)用中，功率器件常采用并聯(lián)方式，這要求測試精度提高以確保器件的一致性。同時，終端市場需求量大，對于量產(chǎn)階段的測試，需要提高測試效率，提升單位時間產(chǎn)出（UPH），這對測試系統(tǒng)的自動化程度、測試速度等提出了更高要求。

測試系統(tǒng)設(shè)計方面
高壓與低壓隔離：測試系統(tǒng)中存在高壓和低壓部分，需要進行有效的隔離，避免噪聲干擾，確保測量精度。PCB設(shè)計時要合理規(guī)劃布局，采用合適的隔離技術(shù)和材料。
保護電路設(shè)計：功率器件測試過程中，可能會出現(xiàn)過壓、過流等情況，容易損壞被測器件或測試系統(tǒng)。因此，需要設(shè)計可靠的保護電路，如TVS二極管、過壓過流保護電路等，并實時監(jiān)測電流/電壓，超限立即切斷電源并保存故障日志。

測試標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范方面
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)差異：不同的應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)可能有不同的測試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如JEDEC標(biāo)準(zhǔn)等。測試系統(tǒng)需要參考并符合相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保測試結(jié)果的可比性和可靠性。對于新型功率器件，相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)可能還在不斷完善和發(fā)展中，這也給測試帶來了一定的不確定性。
定制化需求：不同用戶可能有不同的測試需求和特殊要求，例如針對特定應(yīng)用場景的測試參數(shù)調(diào)整、測試報告格式定制等。測試系統(tǒng)需要具備一定的靈活性和可擴展性，以滿足用戶的定制化需求

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SiC MOSFET閾值電壓漂移的影響、溫度及脈寬對SiC MOSFET導(dǎo)通電阻的影響、等效電阻及等效電感對SiC MOSFET導(dǎo)通壓降測試的影響、線路等效電容對SiC MOSFET測試的影響等多個維度，針對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)的功率半導(dǎo)體靜態(tài)參數(shù)測試機，具備更優(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。具有高電壓和大電流特性、μΩ級導(dǎo)通電阻精確測量、納安級電流測量能力等特點。支持高壓模式下測量功率器件結(jié)電容，如輸入電容、輸出電容、反向傳輸電容等。