大功率分立器件静态测试机

随着行业技术革新和新材料性能发展，功率半导体器件结构朝复杂化演进，功率半导体的村底材料朝大尺寸和新材料方向发展。以SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)为代表的第三代宽禁带半导体材料迅速发展，它们通常具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、高饱和电子速度、高电子密度、高温稳定性以及可承受大功率等特点，使其在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器等方面展现出巨大的潜力。SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)电力电子器件也逐渐成为功率半导体器件的重要发展领城。另外，由于不同结构和不同衬底材料的功奉半导体电学性能和成本各有差异，在不同应用场景各具优势。如何精确表征功率器件高流/高压下的I-V曲线或其它静态特性，这就对器件的测试工具提出更为严苛的挑战，主要表现在以下方面：

测量精度方面
高流高压精确测量：随着宽禁带半导体器件SiC（碳化硅）或GaN（氮化镓）等的发展，其工作在高电压、大电流条件下，扩展了高压、高速的分布区间。传统测量技术或仪器难以精确表征功率器件高流/高压下的I-V曲线或其它静态特性，对测试工具提出了更高要求，需要具备高电压和大电流特性、μΩ级导通电阻精确测量、纳安级电流测量能力等。
噪声抑制：在高精度测量时，外界电磁干扰、测试系统内部的噪声等会影响测量结果的准确性。例如，微弱的栅极漏电流测量，容易受到噪声干扰，需要采取有效的噪声抑制措施，如良好的电磁屏蔽、滤波等。
温度影响：功率器件的参数受温度影响较大，如阈值电压、导通电阻等。要精确测量静态参数，需要在不同温度下进行测试，这就要求测试系统具备高精度的温度控制模块，且温度控制要稳定，以确保测试结果的一致性和可重复性。

器件特性方面
阈值电压漂移：对于SiC MOSFET等器件，其阈值电压具有不稳定性，在测试过程中会有明显漂移，电性能测试以及高温栅偏试验后的电测试结果严重依赖于测试条件。扫描模式也会对阈值电压漂移产生影响，增加了准确测量阈值电压的难度。
新型器件特性复杂：第三代宽禁带半导体器件如SiC、GaN 等，具有与传统 Si 基器件不同的特性。例如，GaN HEMT器件存在陷阱效应和自热效应，陷阱效应会引起栅和漏滞后效应，自热效应体现在脉宽对器件测试的影响，这使得测试和建模工作更加复杂。

测试效率方面
并联应用与量产需求：在实际应用中，功率器件常采用并联方式，这要求测试精度提高以确保器件的一致性。同时，终端市场需求量大，对于量产阶段的测试，需要提高测试效率，提升单位时间产出（UPH），这对测试系统的自动化程度、测试速度等提出了更高要求。

测试系统设计方面
高压与低压隔离：测试系统中存在高压和低压部分，需要进行有效的隔离，避免噪声干扰，确保测量精度。PCB设计时要合理规划布局，采用合适的隔离技术和材料。
保护电路设计：功率器件测试过程中，可能会出现过压、过流等情况，容易损坏被测器件或测试系统。因此，需要设计可靠的保护电路，如TVS二极管、过压过流保护电路等，并实时监测电流/电压，超限时立即切断电源并保存故障日志。

测试标准与规范方面
行业标准差异：不同的应用领域和行业可能有不同的测试标准和规范，如JEDEC标准等。测试系统需要参考并符合相关的行业标准，以确保测试结果的可比性和可靠性。对于新型功率器件，相关的测试标准可能还在不断完善和发展中，这也给测试带来了一定的不确定性。
定制化需求：不同用户可能有不同的测试需求和特殊要求，例如针对特定应用场景的测试参数调整、测试报告格式定制等。测试系统需要具备一定的灵活性和可扩展性，以满足用户的定制化需求

围绕第三代宽禁带半导体静态参数测试中的常见问题，如扫描模式对SiC MOSFET阈值电压漂移的影响、温度及脉宽对SiC MOSFET导通电阻的影响、等效电阻及等效电感对SiC MOSFET导通压降测试的影响、线路等效电容对SiC MOSFET测试的影响等多个维度，针对测试中存在的测不准、测不全、可靠性以及效率低的问题，普赛斯仪表提供一种基于国产化高精度数字源表(SMU)的测试方案，具备更优的测试能力、更准确的测量结果、更高的可靠性与更全面的测试能力。具有高电压和大电流特性、μΩ级导通电阻精确测量、纳安级电流测量能力等特点。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。

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