测量待测器件的热阻的方法
【专利摘要】本发明提供了一种测量待测器件的热阻的方法，该方法包括以下步骤：a)获得待测器件在阶跃功率脉冲作用下有源区的瞬态温度响应；b)运用快速傅里叶变换获得该瞬态温度响应的频谱；c)确定用于对所述瞬态温度响应进行反卷积运算的维纳逆滤波器的参数；d)基于该瞬态温度响应的频谱，利用该维纳逆滤波器对该瞬态温度响应进行反卷积运算，获得待测器件的热阻。本发明减少了测量待测器件的热阻的工作量和时间，提高了测试效率。
【专利说明】测量待测器件的热阻的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及功率器件热阻测试领域，尤其涉及一种测量待测器件的热阻的方法。
【背景技术】
[0002] 随着微电子技术的不断发展，功率器件的尺寸不断缩小，器件的集成度也相应的 迅速提高。同时功率器件的封装逐渐向大电流、小型化发展，因而在器件性能迅速提升的同 时，功耗引起的散热问题也就凸显了出来，受到越来越多的关注，一个器件散热性能的好坏 已经成为评价器件整体性能的重要指标。
[0003] 热阻是半导体器件重要的热性能参数。半导体器件的热阻测量技术的发展几乎伴 随着晶体管的整个发展历程。热阻是表征阻止热量传递的能力的综合参数，也就是直接反 映器件散热性能好坏的参数。热阻的定义为沿器件热流通道上的温差和通道上的热耗功率 之比。
[0004] 热阻测量的绝大多数方法是利用各种手段通过对温升的测量及热阻表达式获得 器件的热阻。结构函数作为一种分析功率器件热阻的有力工具，对其研宄与分析具有重要 意义。在结构函数理论中，首先需要测量出功率器件在阶跃功率脉冲作用下，器件有源区的 的瞬态温度相应曲线。然后对其进行反卷积运算。
[0005] 现有的技术方案中，大部分都是采用贝叶斯迭代等时域法来处理。用时域方法处 理结构函数中的反卷积运算，不仅数学理论复杂，并且算法实现计算量大、耗时长。而且在 工程运用领域因为环境等因素的影响，时域方法对原始数据比较敏感，给实际的工程运用 带来不便。
[0006] 因此，急需一种新的对结构函数中的反卷积运算进行处理的方法来解决上述问 题。并为最终获得结构函数来打下基础。
【发明内容】
[0007] 本发明旨在减少测量待测器件的热阻的工作量和时间，提高测试效率。
[0008] 本发明提供了一种测量待测器件的热阻的方法，该方法包括以下步骤：
[0009] a)获得待测器件在阶跃功率脉冲作用下有源区的瞬态温度响应；
[0010] b)运用快速傅里叶变换获得该瞬态温度响应的频谱；
[0011] C)确定用于对所述瞬态温度响应进行反卷积运算的维纳逆滤波器的参数；
[0012] d)基于该瞬态温度响应的频谱，利用该维纳逆滤波器对该瞬态温度响应进行反卷 积运算，获得待测器件的热阻。
[0013] 与现有技术相比，采用本发明提供的技术方案具有如下优点：本发明利用维纳逆 滤波器结合快速傅立叶变换算法，实现反卷积运算，解决了传统利用时域方法处理反卷积 运算，数学理论复杂，并算法实现计算量大、耗时长的问题，减小了测量待测器件的热阻的 工作量和时间，提高测试效率，解决了工程运用领域因为环境等因素的影响，时域方法对原 始数据比较敏感的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更明显。
[0015] 图1为根据本发明的实施例的利用维纳逆滤波来实现反卷积运算的方法流程图；
[0016] 图2为根据本发明的实施例用Phasell测试设备得到的测试信号；
[0017] 图3为根据本发明的实施例的Wz(Z)的频谱示意图；
[0018] 图4为根据本发明的实施例的维纳逆滤波器用于信号反卷积的示意图；
[0019] 图5为根据本发明的实施例采用维纳逆滤波方法获得的R(Z);
[0020] 图6为根据本发明的实施例未采用维纳逆滤波方法获得的R(Z)。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面详细描述本发明的实施例。
[0022] 所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类 似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅 用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或 例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设 置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同 例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨 论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的设备和方式的例 子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他设备的可应用于性和/或其他方式的使用。
[0023] 本发明提供了测量待测器件的热阻的方法。下面，将结合图2至图6通过本发明 的一个实施例对图1的方法进行具体描述。如图1所示，本发明所提供的方法包括以下步 骤：
[0024] 在步骤SlOl中，获得待测器件在阶跃功率脉冲作用下有源区的瞬态温度响应。
[0025] 具体地，首先提供待测器件。在本发明中，待测器件是一种功率器件，广义来说，电 路中用来消耗电路里面的功率，达到放电，保护电路不被大电流破坏作用的器件都是功率 器件。本发明所采用的功率MOSFET是一种功率半导体器件，以前也被称为电力电子器件， 是进行功率处理的，具有处理高电压，大电流能力的半导体器件。早期的功率半导体器件有 大功率二极管、晶闸管等等，主要用于工业和电力系统。功率MOSFET器件是后来发展的新 型功率半导体器件。
[0026] 本实施例中，所述待测器件是中国科学院微电子研宄所抗辐照功率MOSFET，封装 形式为SMD-2。本领域普通技术人员可以意识到其他功率器件也可作为待测器件使用。在 其他实施例中，待测器件可以是任意需要并且可以进行热阻测试的功率器件。
[0027] 本发明所测试的是待测器件的热阻，其测试信号会通过测试仪器得到，测试信号 即待测器件在阶跃功率脉冲作用下有源区的瞬态温度响应。在结构函数理论中，首先需要 测量出功率器件在阶跃功率脉冲作用下，器件有源区的的瞬态温度响应，即测试信号，然后 对其进行反卷积运算，得到待测器件的热阻。
[0028] 在本实施例中所采用的测试设备是美国的Phasell测试仪。它是由美国Analysis Tech公司生产的一种热阻测试机。主要用于二极管，三极管，LED二极管，可控硅，MOSFET， IGBT，IC等分离功率器件的热阻测试。在其他实施例中，本领域普通技术人员可选用其他 任意可得到测试信号数据的测试设备。
[0029] 图2是利用Phasell测试功率MOSFET得到的测试信号，在以下步骤中，将作为已 知量来加以运用。
[0030] 在步骤S102中，运用快速傅里叶变换获得测试信号（即上述瞬态温度响应）的频 谱。
[0031] 具体地，包括以下两个步骤，首先根据结构函数的理论，可以知道结构函数中的卷 积运算：
【权利要求】
1. 一种测量待测器件的热阻的方法，该方法包括以下步骤： a) 获得待测器件在阶跃功率脉冲作用下有源区的瞬态温度响应； b) 运用快速傅里叶变换获得该瞬态温度响应的频谱； c) 确定用于对所述瞬态温度响应进行反卷积运算的维纳逆滤波器的参数； d) 基于该瞬态温度响应的频谱，利用该维纳逆滤波器对该瞬态温度响应进行反卷积运 算，获得待测器件的热阻。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)中的瞬态温度响应利用美国Phasell测试 仪测试获得。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)包括：通过计算步骤a)中获得瞬态温度 响应所用测试仪的信噪比的倒数来确定所述参数。
【文档编号】G01R31/26GK104459509SQ201410728145
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】肖超, 林志典, 王立新 申请人:中国科学院微电子研究所