双极退化试验电路和双极退化试验方法与流程

本技术涉及高压大功率碳化硅半导体器件可靠性测试，特别是涉及一种双极退化试验电路和双极退化试验方法。

背景技术：

1、sic mosfet（碳化硅金属氧化物场效应晶体管）具有工作频率高、耐高压、耐高温、开关速度快、损耗低等特性。sic mosfet结构中存在着寄生体二极管，寄生体二极管可以在电路中用于吸收感性负载产生的电流，起到续流二极管的作用。由于当前sic工艺的不够成熟，sic衬底上存在基平面位错（bpds，basal plane dislocations）缺陷，当电流持续流过sic mosfet的寄生体二极管时，缺陷会继续生长，导致器件参数会随时间而发生退化。为保障sic mosfet寄生体二极管可靠性，对sic mosfet器件进行可靠性试验筛选，剔除存在缺陷的器件。

2、相关技术中对sic mosfet器件进行可靠性试验筛选时，一般采用直流电流应力的方式进行sic mosfet器件的退化试验，并且无法监测sic mosfet器件的主要退化参数。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于脉冲电流的双极退化试验电路和双极退化试验方法，能够同时监测多个sic mosfet器件的退化参数。

2、第一方面，本技术提供一种双极退化试验电路，所述双极退化试验电路包括：

3、测试电路，包括辅助电阻和至少一个待测sic mosfet，各所述待测sic mosfet串联连接，所述辅助电阻与各所述待测sic mosfet串联连接；

4、第一驱动电路，所述第一驱动电路的第一端与所述测试电路的第一端连接，所述第一驱动电路的第二端与所述测试电路的第二端连接，用于在各所述待测sic mosfet处于截止状态的情况下，为各所述待测sic mosfet提供第一脉冲电信号，以控制对各所述待测sic mosfet施加电流应力；

5、第二驱动电路，所述第二驱动电路的第一端与所述测试电路的第一端连接，所述第二驱动电路的第二端与所述测试电路的第二端连接，用于在各所述待测sic mosfet处于导通状态的情况下，为各所述待测sic mosfet提供第二脉冲电信号；

6、监测电路，分别与所述测试电路、所述第一驱动电路和所述第二驱动电路连接，用于监测各所述待测sic mosfet在所述第一脉冲电信号下的第一退化参数；并用于获取所述第二脉冲电信号下所述辅助电阻两端的电压值，根据所述辅助电阻两端的电压值和所述辅助电阻的阻值监测各所述待测sic mosfet在所述第二脉冲电信号下的第二退化参数。

7、在其中一个实施例中，所述双极退化试验电路还包括：

8、栅极驱动电路，与所述测试电路连接，包括至少一个栅极驱动单元，各所述栅极驱动单元分别对应与各所述待测sic mosfet连接，其中，所述栅极驱动电路中所述栅极驱动单元的数量与所述测试电路中所述待测sic mosfet的数量相同。

9、在其中一个实施例中，所述栅极驱动单元包括：

10、选择开关，所述选择开关的第一端与所述待测sic mosfet的栅极连接；

11、隔离电源，所述隔离电源的第一输出端与所述选择开关的一第二端连接，所述隔离电源的第二输出端与所述选择开关的另一第二端连接，所述隔离电源的参考电位端与所述待测sic mosfet的源极连接；

12、其中，在所述隔离电源的第一输出端与所述待测sic mosfet的栅极导通连接的情况下，所述待测sic mosfet处于截止状态，在所述隔离电源的第二输出端与所述待测sicmosfet的栅极导通的情况下，所述待测sic mosfet处于导通状态。

13、在其中一个实施例中，所述第一退化参数包括体二极管正向压降，所述第一脉冲电信号包括第一脉冲子信号和第二脉冲子信号；所述第一驱动电路包括：

14、第一驱动单元，所述第一驱动单元的第一端与所述测试电路的第一端连接；

15、第一开关单元，所述第一开关单元的第一端与所述第一驱动单元的第二端连接，所述第一开关单元的第二端与所述测试电路的第二端连接；

16、其中，在各所述待测sic mosfet元处于截止状态，且所述第一开关单元的控制端接收到第一控制信号的情况下，所述第一驱动单元为各所述待测sic mosfet提供第一脉冲子信号，以对各所述待测sic mosfet施加电流应力；在各所述待测sic mosfet处于截止状态，且所述第一开关单元的控制端接收到第二控制信号的情况下，所述第一驱动单元为各所述待测sic mosfet提供第二脉冲子信号，以停止对各所述待测sic mosfet施加电流应力，使所述监测电路监测各所述待测sic mosfet的体二极管正向压降。

17、在其中一个实施例中，所述第一驱动单元包括：

18、第一直流电源；

19、第一防反二极管，所述第一防反二极管的正极与所述第一直流电源的正极连接；

20、第一储能电容，所述第一储能电容的第一端分别与所述第一防反二极管的负极、所述测试电路的第一端连接，所述第一储能电容的第二端分别与所述第一直流电源的负极、所述第一开关单元的第一端连接。

21、在其中一个实施例中，所述第二退化参数包括导通电压和导通电阻；所述第二驱动电路包括：

22、第二驱动单元，所述第二驱动单元的第一端与所述测试电路的第二端连接；

23、第二开关单元，所述第二开关单元的第一端与所述第二驱动单元的第二端连接，所述第二开关单元的第二端与所述测试电路的第一端连接；

24、其中，在各所述待测sic mosfet处于导通状态，且所述第二开关单元的控制端接收到第三控制信号的情况下，所述第二驱动单元为各所述待测sic mosfet输出第二脉冲电信号，以使所述监测电路根据所述辅助电阻的电压值和所述辅助电阻的阻值监测各所述待测sic mosfet在所述第二脉冲电信号下的导通电压和导通电阻。

25、在其中一个实施例中，所述第二驱动单元包括：

26、第二直流电源；

27、第二防反二极管，所述第二防反二极管的正极与所述第二直流电源的正极连接；

28、第二储能电容，所述第二储能电容的第一端与所述第二防反二极管的负极连接，所述第二储能电容的第二端分别与所述第二直流电源的负极、所述第二开关单元的第一端连接。

29、在其中一个实施例中，所述第二驱动电路还包括：

30、第三防反二极管，所述第三防反二极管的正极与所述第二驱动单元的第二端连接，所述第三防反二极管负极与所述测试电路的第二端连接，用于阻断所述第二驱动电路接收所述第一驱动电路输出的第一脉冲电信号。

31、第二方面，本技术提供一种双极退化试验方法，应用于上述任一项实施例所述的双极退化试验电路，所述方法包括：

32、控制各所述待测sic mosfet处于截止状态，监测各所述待测sic mosfet在第一脉冲信号下的第一退化参数；

33、控制各所述待测sic mosfet处于导通状态下，获取第二脉冲电信号下辅助电阻的电压值，根据所述辅助电阻的电压值和所述辅助电阻的阻值监测各所述待测sic mosfet在所述第二脉冲电信号下的第二退化参数。

34、在其中一个实施例中，第一驱动电路包括第一驱动单元和第一开关单元，所述第一驱动单元包括第一直流电源和第一储能电容，所述第一退化参数包括体二极管正向压降；在控制各所述待测sic mosfet处于截止状态，监测各所述待测sic mosfet在第一脉冲信号下的第一退化参数之前，所述方法还包括：

35、控制所述第一直流电源开启，以为所述第一储能电容充电；

36、在所述第一储能电容充电完成的情况下，向第一开关单元的控制端发送第一控制信号，以使所述第一储能电容为各所述待测sic mosfet提供第一脉冲子信号，对各所述待测sic mosfet施加电流应力。

37、上述双极退化试验电路和双极退化试验方法，包括测试电路、第一驱动电路、第二驱动电路和监测电路，测试电路中包括辅助电阻和至少一个待测sic mosfet，第一驱动电路的第一端与测试电路的第一端连接，第一驱动电路的第二端与测试电路的第二端连接，当各待测sic mosfet处于截止状态时，第一驱动电路可以为各待测sic mosfet提供第一脉冲电信号，以控制对各待测sic mosfet施加电流应力，激化各待测sic mosfet退化，并且可以通过监测电路检测各待测sic mosfet在第一脉冲电信号下的第一退化参数；第二驱动电路的第一端与测试电路的第一端连接，第二驱动电路的第二端与测试电路的第二端连接，当各待测sic mosfet处于导通状态时，第二驱动电路可以为各待测sic mosfet提供第二脉冲电信号，进而使监测电路检测监测各待测sic mosfet在第二脉冲电信号下的第二退化参数。通过本技术的双极退化试验电路，不仅可以同时对多个sic mosfet施加脉冲电信号以进行可靠性测试，还可以实时监测各待测sic mosfet在脉冲信号下的退化参数。