基于SiC功率器件的浪涌测试电路的制作方法

本发明涉及sic功率器件的测试技术，尤其涉及了基于sic功率器件的浪涌测试电路。

背景技术：

1、浪涌测试是功率器件可靠性的一个重要指标，是指功率器件能够承受浪涌电流能力的大小，当电源接通瞬间或者电路出现异常的情况下会产生远大于额定电流的过载电流，浪涌的应力主要是由mosfet的体二极管或者二极管承受，所以浪涌测试就是测试二极管或体二极管能承受的最大电流，以及当大电流出现时二极管和体二极管特性的变化。对于第三代半导体sic体二极管和二极管的测试不能完全沿用si器件的测试方法和标准。

2、对sic二极管和体二极管要额外进行us级别的单个脉冲浪涌电流测试，而且电流大小应达到额定电流的8～10倍，该测试能够考察二极管在初始上电时承受浪涌电流的能力

3、实际产品使用中二极管或者体二极管主要起续流作用，承受的开关频率级别重复电流，所以对二极管进行重复浪涌测试能够考察器件实际使用过程中承受的电应力，可用于评估器件实际使用中的极限能力。

4、如现有技术1：cn115389900主要利用lc谐振产生正弦波形进行浪涌测试，而且需要两个被测器件才能完成测试，还需要对被测器件进行开关，实现复杂。

5、如现有技术2：cn115166463该专利只能进行浪涌测试，无法实现漏电流检测(即反向耐压测试)，无法仅凭该技术准确测出浪涌测试核实对器件静态参数造成影响的具体电流值。

6、现有技术3：cn114325284利用lc谐振产生正弦波进行浪涌测试，并且通过测量gd,gs,ds之间电阻值变化来判断器件失效(需要额外设备对电阻进行测试)。

7、现有技术4：cn110794278利用lc谐振产生正弦波进行浪涌测试，并且通过测量gs电阻阻值变化，或者转移特性曲线进行对比(gs电阻及转移特性曲线均需额外设备进行检测)来判断器件失效。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中对于浪涌测试设计电路复杂，而且操作麻烦，不能够进行反向耐压测试的问题，提供了基于sic功率器件的浪涌测试电路。

2、为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

3、基于sic功率器件的浪涌测试电路，包括储能单元和控制采样隔离单元；其还包括浪涌执行单元和浪涌控制单元；

4、储能单元用于提供sic功率测试器件进行浪涌测试的脉冲能量；

5、控制采样隔离单元用于对sic功率测试器件进行浪涌测试的电流采样及浪涌测试的控制；

6、浪涌控制单元用于对sic功率测试器件进行浪涌测试的控制；

7、浪涌执行单元用于对sic功率测试器件进行不同的测试，并将测试的结果反馈至控制采样隔离单元。

8、作为优选，浪涌控制单元包括第一功率器件q1、第二功率器件q2、第三功率器件q3、第四功率器件q4；

9、第一功率器件q1的第一端口与第三功率器件q34的第一端口连接，并与控制采样隔离单元连接；

10、第二功率器件q2的第一端口与第四功率器件q4的第一端口连接，并与控制采样隔离单元连接；

11、第一功率器件q1的第二端口及第二功率器件q2的第二端口均与输入的电压正极连接；

12、第三功率器件q3的第三端口及第四功率器件q4的第三端口均与输入的电压负极连接；

13、第一功率器件q1的第三端口与第四功率器件q4的第二端口连接，第二功率器件q2的第三端口与第三功率器件q3的第二端口连接；

14、第一功率器件q1的第三端口与浪涌执行单元连接，第三功率器件q3的第二端口与浪涌执行单元的另一端连接。

15、作为优选，浪涌执行单元包括sic功率测试器件、浪涌执行单元控制电阻r2及电流采样单元；sic功率测试器件一端与浪涌执行单元控制电阻r2连接，sic功率测试器件的另一端与第一功率器件q1的第三端口连接；浪涌执行单元控制电阻r2的另一端与电流采样单元；电流采样单元另一端与第三功率器件的第二端口及控制采样隔离单元连接。

16、作为优选，浪涌执行单元还包括反向测试保护单元，反向测试保护单元包括电阻r1和二极管d1；电阻r1和二极管d1相互并联，并联后的一端与sic功率测试器件连接，另一端与浪涌执行单元控制电阻r2连接。

17、作为优选，还包括充电单元；充电单元包括限流电阻r3、第五效应器件q5和二极管d2；限流电阻r3一端与电源的正极连接，另一端与第五效应器件q5的第二端口连接，第五效应器件q5的第三端口与二极管d2连接，第五效应器件q5的第一端口与控制采样隔离单元连接；二极管d2的另一端与浪涌控制单元连接。

18、作为优选，还包括放电单元，放电单元包括电阻r4和第六效应管q6；电阻r4的一端与电源的正极连接；另一端与第六效应器件q6的第二端口连接，第六效应器件q6的第三端口与电源的负极连接；第六效应器件q6的第一端口控制采样隔离单元连接。

19、作为优选，储能单元包括电容c1和电容c2，电容c1与电容c2相互并联，并联后一端与电源的正极及浪涌控制单元连接，另一端与电源的负极与浪涌控制单元连接。

20、作为优选，第一功率器件q1、第二功率器件q2、第三功率器件q3、第四功率器件q4为igbt或mosfet。

21、作为优选，还包括上位机控制及显示单元，通过上位机控制及显示单元对控制采样隔离单元进行控制及显示。

22、本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

23、本发明设计的测试电路，在第一功率器件q1、第三功率器件q3导通时给dut增加一个正向浪涌脉冲电流，第二功率器件q2、第四功率器件q4导通时给dut一个反向耐压通过电流采样来观察漏电器件漏电是否发生变化，通过合理的控制第一功率器件q1、第三功率器件q3和第二功率器件q2、第四功率器件q4的导通时间就可以实现单个脉冲和重复脉冲的浪涌电流测试。

24、本发明设计的浪涌测试电路支持单个或重复脉冲的浪涌电流测试方案，且带反向耐压测试，能够发现使器件受损的最小浪涌电流。

技术特征：

1.基于sic功率器件的浪涌测试电路，包括储能单元和控制采样隔离单元；其特征在于，还包括浪涌执行单元和浪涌控制单元；

2.根据权利要求1所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，浪涌控制单元包括第一功率器件q1、第二功率器件q2、第三功率器件q3、第四功率器件q4；

3.根据权利要求2所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，浪涌执行单元包括sic功率测试器件、浪涌执行单元控制电阻r2及电流采样单元；sic功率测试器件一端与浪涌执行单元控制电阻r2连接，sic功率测试器件的另一端与第一功率器件q1的第三端口连接；浪涌执行单元控制电阻r2的另一端与电流采样单元；电流采样单元另一端与第三功率器件的第二端口及控制采样隔离单元连接。

4.根据权利要求3所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，浪涌执行单元还包括反向测试保护单元，反向测试保护单元包括电阻r1和二极管d1；电阻r1和二极管d1相互并联，并联后的一端与sic功率测试器件连接，另一端与浪涌执行单元控制电阻r2连接。

5.根据权利要求1所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，还包括充电单元；充电单元包括限流电阻r3、第五效应器件q5和二极管d2；限流电阻r3一端与电源的正极连接，另一端与第五效应器件q5的第二端口连接，第五效应器件q5的第三端口与二极管d2连接，第五效应器件q5的第一端口与控制采样隔离单元连接；二极管d2的另一端与浪涌控制单元连接。

6.根据权利要求1所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，还包括放电单元，放电单元包括电阻r4和第六效应管q6；电阻r4的一端与电源的正极连接；另一端与第六效应器件q6的第二端口连接，第六效应器件q6的第三端口与电源的负极连接；第六效应器件q6的第一端口控制采样隔离单元连接。

7.根据权利要求1所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，储能单元包括电容c1和电容c2，电容c1与电容c2相互并联，并联后一端与电源的正极及浪涌控制单元连接，另一端与电源的负极与浪涌控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，第一功率器件q1、第二功率器件q2、第三功率器件q3、第四功率器件q4为igbt或mosfet。

9.根据权利要求1所述的基于sic功率器件的浪涌测试电路，其特征在于，还包括上位机控制及显示单元，通过上位机控制及显示单元对控制采样隔离单元进行控制及显示。

技术总结
本发明涉及SiC功率器件的测试技术，公开了基于SIC功率器件的浪涌测试电路，其包括储能单元和控制采样隔离单元；其还包括浪涌执行单元和浪涌控制单元；储能单元用于提供SiC功率测试器件进行浪涌测试的脉冲能量；控制采样隔离单元用于对SiC功率测试器件进行浪涌测试的电流采样及浪涌测试的控制；浪涌控制单元用于对SiC功率测试器件进行浪涌测试的控制；浪涌执行单元用于对SiC功率测试器件进行不同的测试，并将测试的结果反馈至控制采样隔离单元。本发明设计的浪涌测试电路支持单个或重复脉冲的浪涌电流测试方案，且带反向耐压测试，能够发现使器件受损的最小浪涌电流。

技术研发人员：徐洋,王华,汪剑华,雷洋
受保护的技术使用者：派恩杰半导体（杭州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15