功率半導體器測試挑戰(zhàn)及應(yīng)對方案詳解

功率半導體是電子產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的一類器件，能夠?qū)崿F(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電路控制作用。功率半導體包括功率半導體分立器件(含模塊)以及功率IC等。其中，功率半導體分立器件按照器件結(jié)構(gòu)可分為二極管、晶閘管和晶體管等。
以MOSFET、IGBT以及SiC  MOSFET為代表的功率器件需求旺盛。根據(jù)性能不同，廣泛應(yīng)用于汽車、充電樁、光伏發(fā)電、風力發(fā)電、消費電子、軌道交通、工業(yè)電機、儲能、航空航天和君工等眾多領(lǐng)域。

隨著行業(yè)技術(shù)革新和新材料性能發(fā)展，功率半導體器件結(jié)構(gòu)朝復雜化演進，功率半導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體材料迅速發(fā)展，它們通常具有高擊穿電場、高熱導率、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體電學性能和成本各有差異，在不同應(yīng)用場景各具優(yōu)勢。

功率半導體的生產(chǎn)流程，主要包括設(shè)計驗證、晶圓制造、封裝測試三個主要環(huán)節(jié)，其中，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)又包含若干復雜的工藝制程。

靜態(tài)特性測試挑戰(zhàn)

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特性分為靜態(tài)特性、動態(tài)特性、開關(guān)特性。靜態(tài)參數(shù)特性主要是表征器件本征特性指標，與工作條件無關(guān)的相關(guān)參數(shù)，如很多功率器件的的靜態(tài)直流參數(shù)(如擊穿電壓、漏電流、閾值電壓、跨導、壓降、導通內(nèi)阻)等。

功率半導體器件是一種復合全控型電壓驅(qū)動式器件，兼有高輸入阻抗和低導通壓降兩方面的優(yōu)點:同時半導體功率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(huán)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。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，但是寬禁帶半導體器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化鎵)的技術(shù)卻極大擴展了高壓、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，這就對器件的測試工具提出更為嚴苛的挑戰(zhàn)。

更高精度更高產(chǎn)量

并聯(lián)應(yīng)用要求測試精度提離，確保一致性

終端市場需求量大，要求測試效率提高，UPH提升

更寬泛的測試能力
更寬的測試范圍、更強的測試能力

更大的體二極管導通電壓

更低的比導通電阻

提供更豐富的溫度控制方式

更科學的測試方法

掃描模式對閾值電壓漂移的影響

高壓低噪聲隔離電源的實現(xiàn)

高壓小電流測量技術(shù)、高壓線性功放的研究

低電感回路實現(xiàn)

柔性化測試能力

兼容多種模塊封裝形式

方便更換測試夾具

靈活配置，滿足不同測試需求

PMST系列功率器件靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)是武漢普賽斯正向設(shè)計，精益打造的高精密電壓/電流測試分析系統(tǒng)，是一致能夠提供IV，CV、跨導等豐富功能的綜合測試系統(tǒng)，具有高精度、寬測量范圍、模塊化設(shè)計、輕松升級擴展等優(yōu)勢，旨在全面滿足從基礎(chǔ)功率二極管、MOSFET.  BJT、 IGBT到寬禁帶半導體SiC、GaN等晶圓、芯片、器件及模塊的靜態(tài)參數(shù)表征和測試，并具有著越的測量效率、一致性與可靠性。讓任何工程師使用它都能變成行業(yè)專家。

針對用戶不同測試場最的使用需求，普賽斯全新推出PMST功率器件靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)、PMST-MP功率器件靜態(tài)參數(shù)半自動化測試系統(tǒng)、PMST-AP功率器件靜態(tài)參數(shù)全自動化測試系統(tǒng)三款功事器件靜態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)。

從實驗室到小批量、大批量產(chǎn)線的全覆蓋

從Si IGBT. SiC MOS到GaN   HEMT的全國蓋

從晶圓、芯片、器件、模塊到PM的全覆蓋

 產(chǎn)品特點

 高電壓、大電流

 具有高電壓測量/輸出能力,電壓高達3500V(蕞大可擴展至10kV)

 具有大電流測量/輸出能力,電流高達6000A(多模塊并聯(lián))

 高精度測量

  納安級漏電流,  μΩ級導通電阻

  0.1%精度測量

  模塊化配置

  可根據(jù)實際測試需要靈活配置多種測量單元系統(tǒng)預留升級空間,后期可添加或升級測量單元

  測試效率高

  內(nèi)置專用開關(guān)矩陣,根據(jù)測試項目自動切換電路與測量單元

  支持國標全指標的一鍵測試

  擴展性好

  支持常溫及高溫測試可靈活定制各種夾具

硬件特色與性能優(yōu)勢

大電流輸出響應(yīng)快，無過沖

采用自主開發(fā)的高性能脈沖式大電流源、高壓源，輸出建立過程響應(yīng)快、無過沖。測試過程中，大電流典型上升時間為15us,脈寬在50-500μs之間可調(diào)。采用脈沖大電流的測試方式，可有效降低器件因自身發(fā)熱帶來的誤差。

高壓測試支持恒壓限流，恒流限壓模式

采用自主開發(fā)的高性能高壓源，輸出建立與斷開響應(yīng)快、無過沖。在擊穿電壓測試中，可設(shè)定電流限制或者電壓限值，防止器件因過壓或過流導致?lián)p壞。

工作原理

傳統(tǒng)測試系統(tǒng)的搭建，通常需要切換測試儀表和器件連接方式才能完成功率器件I-V和C-V整體參數(shù)測試，而PMST功率器件靜態(tài)物數(shù)測試系統(tǒng)內(nèi)置專用開關(guān)矩陣，根據(jù)測試項目自動切換電路與測量單元，同時可靈活定制各種夾具，從而可以實現(xiàn)I-V和C-V全參數(shù)的一鍵化測試。只需要設(shè)置好測試條件，將器件故置在測試夾具中，就可以幫助您快速高效且晶準的完成測試工作。