IGBT功率半导体器件测试难点、主要测试指标及应对检测方案有哪些？

新能源汽车受800V驱动，以主逆变为代表的SiC渗透全面提速，贡献最大下游市场并带动充电桩、光储及UPS市场逐步增长。碳化硅器件当前以电压等级600-1700V，功率等级10kW-1MW的硅基IGBT为主要替代对象.以下五类细分应用成为当前及未来的核心潜力领域:

800V架构带来的直接性能提升，叠加供给端、应用端、成本端多重利好，推动新能源汽车成为SiC未来5年核心应用阵地。

IGBT功率半导体器件测试难点

IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点;同时IGBT芯片属于电力电子芯片,需要工作在大电流、高电压、高频率的环境下,对芯片的可靠性要求较高。这给IGBT测试带来了一定的困难:

1、IGBT是多端口器件,需要多种仪表协同测试;

2、IGBT的漏电流越小越好,需要高精度的设备进行测试;

3、IGBT的电流输出能力很强,测试时需要快速注入1000A级电流,并完成压降的采样;

4、lGBT耐压较高,一般从几千到一万伏不等,需要测量仪器具备高压输出和高压下nA级漏电流测试的能力;

5、由于IGBT工作在强电流下,自加热效应明显，严重时容易造成器件烧毁,需要提供us级电流脉冲信号减少器件自加热效应;

6、输入输出电容对器件的开关性能影响很大,不同电压下器件等效结电容不同,C-V测试十分有必要。

IGBT功率半导体器件测试指标

lGBT的测试包括静态参数测试、动态参数测试、功率循环、HTRB可靠性测试等,这些测试中蕞基本的测试就是静态参数测试。IGBT静态参数主要包含:栅极-发射极阈值电压VGE(th)、栅极-发射极漏电流lGEs、集电极-发射极截止电流lcEs、集电极-发射极饱和电压VcE(sat)、续流二极管压降VF、输入电容Ciss、输出电容Coss、反向传输电容Crsso，只有保证IGBT的静态参数没有问题的情况下,才进行像动态参数(开关时间、开关损耗、续流二极管的反向恢复)、功率循环、HTRB可靠性方面进行测试。

普赛斯IGBT静态参数测试机集多种测量和分析功能一体，可精准测量功率器件（MOSFET、BJT、IGBT等）的静态参数，电压可高达3.5KV,电流可高达6KA。该系统可测量不同封装类型的功率器件的静态参数，具有高电压和大电流特性，uΩ级电阻，pA级电流精准测量等特点。支持高压模式下测量功率器件结电容，如输入电容，输出电容、反向传输电容等。

PMDT功率器件动态参数测试系统是一款专用于MOSFET、IGBT、SiC MOS等器件的动态参数测试，能够安全便捷的测试功率器件的开关延时和损耗，评估器件的安全工作区，对器件和驱动电路的短路保护特性进行验证，测量功率组件的杂散电感。设备既可以用于功率器件选型评估，又可以用于驱动电路和功率母排的优化设计，能够帮助用户开发性能更优化、工作更可靠的电力电子功率平台。

审核编辑 黄宇