功率器件具体都要进行哪些测试？

来源：芯TIP

1940年，贝尔实验室在研究雷达探测整流器时，发现硅存在PN结效应，1958年，美国通用电气（GE）公司研发出世界上第一个工业用普通晶闸管，标志着电力电子技术的诞生。

从此功率半导体器件的研制及应用得到了飞速发展，并快速成长为电子制造业的核心器件之一，还独立成为电子电力学科。

 

作为电能/功率处理的核心器件，功率半导体器件主要用于电力设备的电能变换和电路控制，更是弱电控制与强电运行之间的沟通桥梁，主要作用是变频、变压、变流、功率放大和功率管理，对设备正常运行起到关键作用。  

与此同时，功率半导体器件还具有绿色节能功能，被广泛应用于几乎所有的电子制造业，目前使用领域正从传统工业制造和4C产业向新能源、电力机车、智能电网等领域发展。

 

 

随着智能电网、汽车电气化等应用领域的发展，由于高功率密度和紧凑性，新兴的宽禁带功率模块深得业界青睐。以碳化硅为核心的800V强电系统将在主逆变器、电机驱动系统、DC-DC到OBC及非车载充电桩等领域迎来规模化发展。如何准确可靠地评价作为这些子系统核心组件的功率模块变得至为关键。在评估功率模块时，需要对电路板布局仔细考量。  

目前，一般待测模块被焊接在测试板上以减少杂散电感，但是由于测试过程中反复焊接不同的待测件，对功率模块的评估费时费力。另外，宽禁带器件需要在不同结温处测试其性能，也为测试带来了挑战。对于测试本身，其操作和数据分析都极为复杂，对仪器的准确操作和数据管理也是不小的挑战。  

那么，功率器件具体都要进行哪些测试呢？  

01 产品特性测试  

◎ 静态参数测试（静态参数·特性曲线）： 最基本的测试项目，可简单的评估器件的性能好坏。

各种静态参数为使用者可靠选择器件提供了非常直观的参考依据、同时在变频器，焊机，轨道交通中的功率器件检测维修，发挥了至关重要的作用。  

◎ 动态参数测试（开关特性·反向恢复·电容特性·栅极电荷）： 动态参数的优良决定着器件的开关性能。

通常我们希望功率半导体器件的开关速度尽可能得高、开关过程短、损耗小。但是在实际应用中，影响开关特性的参数有很多，如续流二极管的反向恢复参数，栅极/漏极、栅极/源极及漏极/源极电容、栅极电荷的存在，所以针对于此类参数的测试，变得尤为重要。开关特性决定装置的开关损耗、功率密度、器件应力以及电磁兼容性。直接影响变换器的性能。因此准确的测量功率半导体器件的开关性能具有极其重要的意义。  

◎ 短路能力：功率半导体器件的关键性能指标

SiC MOSFET具有低损耗、耐高压、导通电流大、开关速度快和温度稳定性好等优点，在电动汽车、铁路、风力发电、光伏逆变器、柔性直流输电等商用领域均得到应用。随着SiC MOSFET应用场景进一步拓宽，所面对的工况也日益复杂，可能面对过流乃至更极端的短路的挑战。器件的短路耐受能力直接决定了对故障保护和预防器件失效的设计，因此对其进行测试是十分必要且重要的。  

◎ 极限能力测试：如浪涌电流测试，雪崩能量测试。

浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。雪崩耐量即向半导体的接合部施加较大的反向衰减偏压时，电场衰减电流的流动会引起雪崩衰减，此时元件可吸收的能量称为雪崩耐量。  

02 可靠性测试  

老化可靠性寿命测试：为了保证产品的耐久性能，也就是产品使用的寿命。半导体功率器件厂家在产品定型前都会做一系列的可靠性试验，以确保产品的长期耐久性能。  

这里一般涉及到：功率循环、高温反偏、高温栅偏、高温高湿反偏、温度循环、温度冲击、高低温存储、间歇性寿命测试等各项测试。  

目前国内可靠性测试解决方案提供商之一的三海科技就可以为行业客户提供完整的功率半导体器件可靠性测试一体化解决方案，他们的相关产品支持高温反偏/栅偏/高温高湿反偏/加速寿命测试（HTRB，HTGB，H3TRB，HAST），动态高温反偏/栅偏/高温高湿反偏测试（AC-HTRB，AC-HTGB，AC-H3TRB），间歇寿命测试（IOL），全电流范围的功率循环测试（250A/1000A/3000A/6000A Power Cycling）等多种可靠性测试，试验对象涵盖基于Si基、SiC基与GaN基的多种功率半导体器件类型（二极管、三极管、MOSFET、IGBT等）。        

审核编辑：刘清