一种功率器件的失效测试电路和失效测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种功率器件的测试电路和测试方法。
【背景技术】
[0002]作为一种功率半导体器件，绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种可通过外部信号控制自身开通和关断的器件。所以在大功率电气、电力、电子领域，IGBT可以在电路中起开关作用。通过特定的配置，IGBT电路可以达到改变电流方向的作用。
[0003]与日常生活中所使用的普通电器开关相比，IGBT具有无触点、开通关断速度快、通流能力大以及耐受电压高的特点。无触点可以使使得IGBT在开关过程中没有电火花和机械振动产生。IGBT的开关频率可以从数千赫兹到数兆赫兹，这远非普通电器开关可比；IGBT的通流能力可以到数千安培，耐受电压可以达到数千伏，这样也就可以保证IGBT在电力系统、高压变频等领域的应用。
[0004]IGBT在自身流过大电流时，会因本身的通态阻抗而发热。当IGBT开通、关断时，由于高电压和大电流会有瞬时的重叠，因此也会产生热量。如果不能将热量有效散出，那么IGBT的温度就会逐渐上升，从而导致IGBT的温度超过极限温度而发生失效。IGBT的短路安全工作区和反偏安全工作区测就是将IGBT置于高压大电流的工作状态下，以测试其在恶劣的电路环境下工作的能力。然而现有的这些测试方法都是破坏性测试，一旦IGBT失效，芯片也将在测试过程中被烧毁。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种功率器件的失效测试电路，所述失效测试电路包括:
[0006]第一开关，其与被测器件串联，并与所述被测器件共同构成第一导电支路；
[0007]第二开关，其与所述第一导电支路并联；
[0008]控制器，其与所述第一开关和第二开关连接，用于根据检测到的被测器件的状态信号闭合所述第一开关并断开第二开关，或断开所述第一开关并闭合第二开关。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述失效测试电路还包括第一负载电感和第一二极管，其中，所述第一负载电感连接在电源正极与所述第一导电支路之间，所述第一二极管与所述第一负载电感并联。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述失效测试电路还包括第二负载电感和第二二极管，其中，所述第二负载电感连接在电源正极与所述第一导电支路之间，所述第二二极管反向连接在电源正负极之间。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述控制器根据所述状态信号判断所述被测器件是否失效，如果被测器件失效，则断开所述第一开关并闭合第二开关。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述控制器将所述状态信号与预设信号阈值进行匹配，如果匹配，则判断所述被测器件失效，否则判断所述被测器件没有失效。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述状态信号包括被测器件两端的电压和/或流过被测器件的电流。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述失效测试电路还包括:
[0015]电压变化率检测单元，其与所述被测器件连接，用于检测所述被测器件两端电压的变化率；和/或，
[0016]电流变化率检测单元，其与所述被测器件连接，用于检测流过所述被测器件的电流的变化率。
[0017]本发明还提供了一种功率器件的失效测试方法，所述失效测试方法包括:
[0018]导通第一导电支路或导通后断开所述第一导电支路，所述第一导电支路包括串联的被测器件和第一开关，检测所述被测器件的状态信号；
[0019]根据所述状态信号判断所述被测器件是否失效，并根据判断结果闭合所述第一开关并断开第二开关，或断开所述第一开关并闭合第二开关，所述第二开关与所述第一导电支路并联。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述状态信号包括以下所列项中的任一项或几项:
[0021]被测器件两端的电压、被测器件两端的电压变化率、流过被测器件的电流、流过被测器件的电流变化率。
[0022]根据本发明的一个实施例，如果被测器件失效，则断开所述第一开关并闭合第二开关。
[0023]现有的功率器件测试电路对被测器件时，被测功率器件都会承受高压大电流。一旦被测器件失效，测试过程就不可逆且无法迅速有效中断，电容器或电感会继续通过被测器件放电，将被测芯片完全烧毁，破坏失效芯片的失效信息。而本发明所提供的测试电路通过实时监测被测器件的状态来判断被测器件是否发生失效。当被测器件失效时，测试电路能够及时地开启旁路以对电流进行疏导，从而避免被测器件在失效之后进一步遭受大电流的冲击。这样也就有效保护失效后的被测器件，保证了被测器件的失效信息不被损坏，为被测器件的失效研宄提供了重要信息。
[0024]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍:
[0026]图1是现有的IGBT短路安全工作区测试电路的原理图；
[0027]图2是根据本发明一个实施例的IGBT短路安全工作测试电路的原理图；
[0028]图3是根据本发明一个实施例的短路安全工作区测试IGBT失效时芯片两端的电压及电流变化示意图；
[0029]图4是根据本发明一个实施例的短路安全工作区测试IGBT未失效时芯片两端的电压及电流变化示意图；
[0030]图5是现有的VDMOS雪崩能量测试电路的原理图；
[0031]图6是根据本发明一个实施例的VDMOS雪崩能量测试电路的原理图。
【具体实施方式】
[0032]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0033]同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
[0034]实施例一:
[0035]图1示出了现有的IGBT短路安全工作区测试电路的原理图。
[0036]如图1所示，现有的IGBT短路安全工作区测试电路包括电容器Cl、寄生电感L1、二极管Dl和D2、负载电感L2、控制器Vg以及串联在控制器Vg与IGBT栅极之间的电阻Rl。
[0037]在测试的过程中，控制器Vg发出控制信号使得被测器件DUT (即待测IGBT)导通。由于电容Cl就存储有极高的能量，其上下极板之间存在大电压，因此电容器Cl将通过寄生电感L1、负载电感L2和IGBT DUT放电，并在放电回路中形成大电流。
[0038]如果IGBT的性能可靠，那么它就可以在一段时间内承受住高电压和大电流；而如果IGBT存在缺陷，那么其就会在该测试过过程中失效。而IGBT的这种失效一般是不可逆的，它会使得IGBT失去承受电压的能力，从而使得放电回路中的电流陡然增大。放电回路中陡然增大的电流很可能会使得IGBT损坏甚至烧毁。
[0039]从而上述描述中可以看出，利用现有的IGBT测试电路对被测器件进行测试时，被测器件会承受高电压和大电流。而一旦被测器件失效，那么测试过程将不可逆，从而损坏被测器件。
[0040]此外，IGBT的反偏安全工作区测试电路与IGBT的短路安全工作区测试电路的结构相同，其主要区别在于负载电感L2的取值大小不同。一般的，短路安全工作区的负载电感感值较小，而反偏安全工作区的电感感值较大。利用现有的IGBT的反偏安全工作区测试电路对IGBT进行测试时，也会损坏被测器件。
[0041]针对现有的IGBT测试电路的缺陷，本实施例提供了一种新的IGB