一种功率器件抗闩锁测试电路和测试装置的制作方法

本实用新型涉及功率器件测试技术领域，具体涉及一种功率器件抗闩锁测试电路和测试装置。

背景技术：

近年来，半导体器件设计能力不断提升，制造工艺不断进步，市场需求不断发展，器件的功率也随之提升，尤其是功率器件电流能力已经达到百安培。功率提升的同时对相关测试装置也有了新的需求。

现有功率器件的电学闩锁特性的测试方法是采用电学特性测试系统，该系统触发器件电学闩锁的脉冲宽度一般为数微秒，进行电学闩锁特性测试时可能会出现热烧毁现象，导致被测器件的电学闩锁特性测试不准确。

现有小功率器件电学闩锁特性的测试方法是采用传输线脉冲信号发生器作为测试装置，传输线脉冲信号发生器的脉冲宽度为数十纳秒至数百纳秒，脉冲宽度适合测试功率器件电学闩锁特性，但是该装置受线缆、开关等因素限制导致脉冲功率不足，只能满足5a以下器件电学闩锁特性测试。

目前在功率器件测试领域，需要一种能够发生功率高且窄脉宽的测试装置来解决功率器件的电学闩锁特性测试问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种功率器件抗闩锁测试电路和测试装置，以解决功率器件的电学闩锁特性测试问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供了以下方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种功率器件抗闩锁测试电路，

包括第一同轴连接器、第二同轴连接器、第三同轴连接器、第四同轴连接器、同轴开关、第一电极、第二电极、第三电极和至少两根储能传输线；

所述同轴开关的一端连接所述第一同轴连接器的内导体，所述同轴开关的另一端连接所述第一电极；所述第一同轴连接器的内导体还分别连接所述至少两根储能传输线；

所述第二同轴连接器的内导体连接所述第一电极；

所述第三同轴连接器的内导体连接所述同轴开关的控制端；

所述第二电极、所述第一同轴连接器的屏蔽层、所述第二同轴连接器的屏蔽层和所述第三同轴连接器的屏蔽层均接地；

所述第四同轴连接器的内导体连接所述第三电极。

在一种可能的实施例中，所述同轴开关为同轴水银开关。

第二方面，本实用新型实施例提供一种功率器件抗闩锁测试装置，包括顶部屏蔽体、底部屏蔽体、被测器件放置区以及第一方面中任一所述的功率器件抗闩锁测试电路；

所述顶部屏蔽体与所述底部屏蔽体配合形成活动屏蔽体；

所述第一同轴连接器、所述第二同轴连接器、所述第三同轴连接器和所述第四同轴连接器均贯穿设置在所述底部屏蔽体上；

所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极均设置在所述被测器件放置区中；

所述同轴开关和所述被测器件放置区均设置在所述活动屏蔽体中。

在一种可能的实施例中，还包括顶部电路板和底部电路板；

所述底部电路板通过金属柱体架设在所述底部屏蔽体的底部；

所述顶部电路板通过电路板连接器与所述底部电路板连接；

所述同轴开关的控制端设置在所述底部电路板上；

所述被测器件放置区设置在所述顶部电路板上；

所述第三同轴连接器的内导体通过所述底部电路板上的pcb射频连接器连接所述同轴开关的控制端。

在一种可能的实施例中，所述同轴开关通过贝塞尔滤波器连接所述第一电极。

在一种可能的实施例中，所述第四同轴连接器的内导体通过lc滤波电路连接所述第三电极。

在一种可能的实施例中，所述第一同轴连接器为耐压值为5000v的shv型同轴连接器。

在一种可能的实施例中，所述pcb射频连接器为直头四脚sma插座。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型在测试时，第一电极连接该功率器件的漏端，第二电极连接该功率器件的源端，第三电极连接该功率器件的栅端，第一同轴连接器连接储能传输线，储能传输线连接高压电源，第二同轴连接器连接示波器，第三同轴连接器连接脉冲开关信号发生器，第四同轴连接器连接直流电压/电流检测仪器。

本实用新型中的第三同轴连接器能够控制同轴开关闭合，闭合瞬间将储能传输线的能量转换为百纳秒的高压脉冲并施加至被测功率器件，以触发该功率器件发生电学闩锁效应。因此，本实用新型能够实现大功率器件的窄脉宽脉冲信号测试，从而能够准确地测量功率器件的电学闩锁特性曲线。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种可能的功率器件抗闩锁测试电路的连接示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种可能的功率器件抗闩锁测试装置的结构示意图。

附图标记说明：1为第一同轴连接器，11为储能传输线，2为第二同轴连接器，3为第三同轴连接器，4为第四同轴连接器，5为同轴开关组件，51为同轴开关，52为控制端，6为被测器件放置区，61为第一电极，62为第二电极，63为第三电极，71为顶部屏蔽体，72底部屏蔽体，73为屏蔽体连接器，81为顶部电路板，82为底部电路板，83为金属柱体，84为电路板连接器，85为第一pcb射频连接器，91为顶部测试线，92为直流测试通路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型发明人在对现有的三端器件电学闩锁特性测试方法研究分析后，发现现有技术的测试信号的脉宽较大以及脉冲功率过低，不能准确地测试功率器件的电学闩锁特性。为了提高测试的准确性，本实用新型提供了以下实施例。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的功率器件抗闩锁测试电路的连接示意图，包括：第一同轴连接器1、储能传输线11、第二同轴连接器2、第三同轴连接器3、第四同轴连接器4、同轴开关51、第一电极61、第二电极62和第三电极63。

其中，同轴开关51对应有控制端52，控制端52可以控制同轴开关51的通断。

具体的，同轴开关组件5可以采用现有的同轴开关，或高压同轴水银开关。

第一电极61、第二电极62和第三电极63用于连接被测功率器件。测试时，第一电极61连接被测功率器件的漏端，第二电极62连接被测功率器件的源端，第三电极63连接被测功率器件的栅端。

具体的，第一电极61、第二电极62和第三电极63等间隔平行放置，管脚之间的最大间隔为4mm，最大兼容测试to-254封装的功率器件测试。

第一同轴连接器1、第二同轴连接器2、第三同轴连接器3和第四同轴连接器4均为同轴连接器。同轴连接器包括有同轴设置的屏蔽层和内导体。测试时，第一同轴连接器1连接高压电源，第二同轴连接器2连接示波器，第三同轴连接器3连接脉冲开关信号发生器，第四同轴连接器4连接直流电压/电流检测仪器。

第一同轴连接器1的内导体依次连接同轴开关组件5的同轴开关51和第一电极61，第一同轴连接器1的屏蔽层接地。

第二同轴连接器2的内导体连接第一电极61。

第三同轴连接器3的内导体依次连接同轴开关组件5的控制端52和地，第三同轴连接器3的屏蔽层接地。

第二电极62接地。

第四同轴连接器4的内导体连接第三电极63，第四同轴连接器4的屏蔽层接gnd。

上述各器件的连接均采用同轴电缆，同轴电缆需要事先进行阻抗匹配，以保证测试的可靠性。

所述装置还包括至少两根储能传输线；

所述至少两根储能传输线均与所述第一同轴连接器的内导体连接。

具体的，储能传输线11为同轴电缆，储能传输线11的一端通过同轴连接器接入本装置的底部电路板82中，底部电路板82采用pcb微带线结构设计，进行精准阻抗匹配，将储能传输线的内导体层汇聚至一点后接入同轴开关组件5中的同轴开关51。

本实施例的测试原理为：

本实施例中，第三同轴连接器输入开关信号控制同轴开关闭合，闭合瞬间将储能传输线的能量转换为百纳秒的高压脉冲并施加至被测功率器件，以触发该功率器件发生电学闩锁效应。同时，本实施例中，第四同轴连接器4还能够提供直流电压源来进行被测器件的直流检测。

在一种可能的实施例中，所述同轴开关为同轴水银开关。

基于与方法同样的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种可能的功率器件抗闩锁测试装置。该装置包括：顶部屏蔽体71、底部屏蔽体72以及上述任一种功率器件抗闩锁测试电路。

顶部屏蔽体71与底部屏蔽体72配合形成活动屏蔽体。

具体的，顶部屏蔽体71与底部屏蔽体72的材质为钢、铁、铝等金属，它们之间可以通过卡扣连接、插配连接或轴连接等多种形式来组成活动屏蔽体，用以屏蔽测试中形成的电磁场。顶部屏蔽体71与底部屏蔽体72当然还可以分离开来，以方便调试设备等。

第一同轴连接器1、第二同轴连接器2、第三同轴连接器3和第四同轴4连接器均贯穿设置在底部屏蔽体72上。

第一电极61、第二电极62和第三电极63均设置在所述被测器件放置区6中

同轴开关组件5和被测器件放置区6均设置在活动屏蔽体中。

在一种可能的实施例中，本实施例还提供了一种较优的功率器件抗闩锁测试装置，请参阅图2，图2所示为本实施例的结构示意图。

本实施例中，所述装置包括：第一同轴连接器1，储能传输线11，第二同轴连接器2，第三同轴连接器3，第四同轴连接器4，同轴开关组件5，同轴开关51，控制端52，被测器件放置区6，第一电极61，第二电极62，第三电极63，顶部屏蔽体71，底部屏蔽体72，屏蔽体连接器73，顶部电路板81，底部电路板82，金属柱体83，电路板连接器84，第一pcb射频连接器85，底部测试线，顶部测试线91和直流测试通路92。

顶部电路板81通过电路板连接器84与底部电路板82连接。底部电路板82通过金属柱体83架设在底部屏蔽体72的底部，底部电路板82还通过金属柱体83连接到底部电路板的公共端，通过该公共端共同接地。

同轴开关组件5的控制端52设置在底部电路板82上；底部电路板82上还设置有第一pcb射频连接器85和第二pcb射频连接器。被测器件放置区6设置在顶部电路板81上。第三同轴连接器3的内导体通过底部电路板上的第二pcb射频连接器连接控制端52。

具体的，顶部屏蔽体71与底部屏蔽体72通过屏蔽体连接器73连接到一起，屏蔽体连接器73为轴结构，能够使顶部屏蔽体71以屏蔽体连接器73为轴进行制定角度的翻转。

具体的，第一同轴连接器1贯穿设置在底部屏蔽体72上，还包括有10个储能传输线，该10个储能传输线汇总后共同接入到第一同轴连接器1中。第一同轴连接器1与底部电路板82上的底部测试线一端相连，底部测试线的另一端连接同轴开关组件5的同轴开关51的一端，同轴开关51的另一端经顶部电路板81上的顶部测试线91与被测器件放置区6中的第一电极61连接。

第二同轴连接器2贯穿设置在底部屏蔽体72上，其通过顶部电路板81上的顶部测试线91与被测器件放置区6中的第一电极61连接。

第三同轴连接器3贯穿设置在底部屏蔽体72上，通过同轴电缆连接底部电路板82上的第二pcb射频连接器，再由第二pcb射频连接器接到同轴开关组件5的控制端52的一端，同轴开关组件5的控制端52的另一端则通过同轴电缆的屏蔽层接gnd。

第四同轴连接器4贯穿设置在底部屏蔽体72上，其通过直流测试通路92依次连接第一pcb射频连接器85和第三极63。第四同轴连接器用来连接直流测试仪器，以测试功率器件的vgs和igs。

底部屏蔽体72、顶部屏蔽体71、金属柱体83、电路板连接器84均为金属导体。顶部屏蔽体71、底部屏蔽体72的材质为钢、铁或铝等金属，金属柱体83、屏蔽体连接器84所用材质为铜或铁等，其表面镀层为镍或锌等。

在一种可能的实施例中，所述阀端通过贝塞尔滤波器连接所述第一电极。

具体的，本实施例可以有效消除脉冲信号在经过同轴开关组件5时产生的过冲，提高装置的可靠性和安全性。

在一种可能的实施例中，所述第四同轴连接器的内导体通过lc滤波电路连接所述第三电极。

具体的，通过lc滤波电路，使施加到被测器件上的信号更纯净。

在一种可能的实施例中，所述第一同轴连接器为耐压值为5000v的shv型同轴连接器。

在一种可能的实施例中，所述pcb射频连接器为直头四脚sma插座。

具体的，经过该种pcb射频连接器转接后，使本实施例可以兼容各种射频连接器尺寸，如n型连接器、bnc型连接器等。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例中，被测器件放置区用来放置被测试的功率器件，测试时，第一电极连接该功率器件的漏端，第二电极连接该功率器件的源端，第三电极连接该功率器件的栅端，第一同轴连接器连接储能传输线，储能传输线连接高压电源，第二同轴连接器连接示波器，第三同轴连接器连接脉冲开关信号发生器，第四同轴连接器连接直流电压/电流检测仪器。

本实用新型实施例中，第三同轴连接器输入开关信号控制同轴开关闭合，闭合瞬间将储能传输线的能量转换为百纳秒的高压脉冲并施加至被测功率器件，以触发该功率器件发生电学闩锁效应。因此，本实用新型能够实现功率器件的窄脉宽脉冲信号测试，从而能够准确地测量功率器件的电学闩锁特性曲线。

本实用新型以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。