功率半導(dǎo)體器件IGBT結(jié)溫測試方法

功率循環(huán)試驗中最重要的是準(zhǔn)確在線測量結(jié)溫，直接影響試驗結(jié)果和結(jié)論。比較總結(jié)了各種溫度測量方法的一致性、線性、靈敏度、難度和物理意義?；谕☉B(tài)特性的電學(xué)參數(shù)法更適用于設(shè)備導(dǎo)向狀態(tài)的測試。國際電工技術(shù)委員會IEC該標(biāo)準(zhǔn)還指出，在功率循環(huán)、熱阻或瞬態(tài)熱阻抗試驗中或瞬態(tài)熱阻抗試驗VGE(th)(T)法律(以下簡稱VGE(th)(T)或小電流飽和壓降VCE(T)法律(以下簡稱VCE(T)法)測量結(jié)溫。

雖然這兩種方法獲得的溫度可以類似于芯片表面的平均溫度，但實際上表示的物理位置是不同的，VGE(th)(T)法律表示發(fā)射極端溝區(qū)的溫度，VCE(T)法律表示集電極側(cè)PN的溫度。60V以下)，芯片電壓等級低，基區(qū)薄，測量溫差小；對于功率器件(通常是600V以上)，電壓等級高，芯片基礎(chǔ)厚度增加，增加差異。

這個位置的差異使得這個位置的差異VGE(th)(T)法測溫度必然比VCE(T)法大，隨著電壓等級的升高而增加。這是由于IGBT芯片工作時產(chǎn)生的熱量幾乎從集電極側(cè)散開，使芯片內(nèi)部有縱向溫度梯度。IGBT芯片電壓等級越高，基面越厚，縱向溫度梯度越大，兩種方法的差異就越大。正是由于這種差異，不同的研究機構(gòu)在功率循環(huán)過程中采用不同的溫度測量方法，不方便測試結(jié)果的共享和標(biāo)桿。

規(guī)定必須在功率循環(huán)測試中使用VCE(T)結(jié)溫測量法，但不代表VCE(T)法就一定比VGE(th)(T)實際上，法律更好VGE(th)(T)在某些情況下，法律更適用。以下將從兩種方法的測試電路原理圖、難度和優(yōu)缺點進(jìn)行全面比較，方便讀者根據(jù)自己的需要選擇合適的方法。沒有必要改變功率循環(huán)的主測試回路和被測試環(huán)IGBT狀態(tài)，被測IGBT在兩端施加小電流源。主回路負(fù)載電流的切換只需通過外部輔助開關(guān)進(jìn)行監(jiān)測和測量IGBT兩端電壓可獲得裝置飽和壓降和結(jié)溫，實現(xiàn)簡單。

為了實現(xiàn)相應(yīng)的控制時序，需要增加2個輔助開關(guān)。需要測量循環(huán)加熱階段的功率IGBT(S2開通，S3打開，同時打開S1.關(guān)閉負(fù)載電流加熱裝置；S切斷負(fù)載電流并測量IGBT將設(shè)備轉(zhuǎn)換為閾值電壓模式(S2關(guān)斷，S3打開)測量結(jié)溫。可以看到，VGE(th)(T)該方法不僅電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且控制時間相對復(fù)雜，測量延遲的選擇也至關(guān)重要。同時，一個合適的電阻必須并聯(lián)在柵極和發(fā)射極的兩端，kΩ為消除測量延時的影響，電阻提供柵極放電電路。

VGE(th)(T)法和VCE(T)法一樣，在最大結(jié)溫測量過程同樣需要一定的測量延時tMD，一方面是時序控制的需要，另一方面是載流子復(fù)合仍需要時間。因此，不管哪種結(jié)溫測量方法，必然存在一定的測量延時，器件的最大結(jié)溫也必然會降低，而帶來一定的測量誤差。

審核編輯：湯梓紅