功率半導體測試挑戰及應對方案詳解

功率半導體是電子產業鏈中最核心的一類器件，能夠實現電能轉換和電路控制作用。功率半導體包括功率半導體分立器件(含模塊)以及功率IC等。其中，功率半導體分立器件按照器件結構可分為二極管、晶閘管和晶體管等。
以MOSFET、IGBT以及SiC  MOSFET為代表的功率器件需求旺盛。根據性能不同，廣泛應用于汽車、充電樁、光伏發電、風力發電、消費電子、軌道交通、工業電機、儲能、航空航天和君工等眾多領域。

隨著行業技術革新和新材料性能發展，功率半導體器件結構朝復雜化演進，功率半導體的村底材料朝大尺寸和新材料方向發展。以SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)為代表的第三代寬禁帶半導體材料迅速發展，它們通常具有高擊穿電場、高熱導率、高遷移率、高飽和電子速度、高電子密度、高溫穩定性以及可承受大功率等特點，使其在光電器件、電力電子、射頻微波器件、激光器和探測器等方面展現出巨大的潛力。SiC(碳化硅)和GaN(氮化鎵)電力電子器件也逐漸成為功率半導體器件的重要發展領城。另外，由于不同結構和不同襯底材料的功奉半導體電學性能和成本各有差異，在不同應用場景各具優勢。

功率半導體的生產流程，主要包括設計驗證、晶圓制造、封裝測試三個主要環節，其中，每一個生產環節又包含若干復雜的工藝制程。

靜態特性測試挑戰

隨著半導體制程工藝不斷提升，測試和驗證也變得更加重要。通常，主要的功率半導體器件特性分為靜態特性、動態特性、開關特性。靜態參數特性主要是表征器件本征特性指標，與工作條件無關的相關參數，如很多功率器件的的靜態直流參數(如擊穿電壓、漏電流、閾值電壓、跨導、壓降、導通內阻)等。

功率半導體器件是一種復合全控型電壓驅動式器件，兼有高輸入阻抗和低導通壓降兩方面的優點:同時半導體功率器件的芯片屬于電力電子芯片，需要工作在大電流、高電壓、高頻率的環境下，對芯片的可靠性要求較高，這給測試帶來了一定的困難。市面上傳統的測量技術或者儀器儀表一般可以覆蓋器件特性的測試需求，但是寬禁帶半導體器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化鎵)的技術卻極大擴展了高壓、高速的分布區間。如何精確表征功率器件高流/高壓下的I-V曲線或其它靜態特性，這就對器件的測試工具提出更為嚴苛的挑戰。

更高精度更高產量

并聯應用要求測試精度提離，確保一致性

終端市場需求量大，要求測試效率提高，UPH提升

更寬泛的測試能力
更寬的測試范圍、更強的測試能力

更大的體二極管導通電壓

更低的比導通電阻

提供更豐富的溫度控制方式

更科學的測試方法

掃描模式對閾值電壓漂移的影響

高壓低噪聲隔離電源的實現

高壓小電流測量技術、高壓線性功放的研究

低電感回路實現

柔性化測試能力

兼容多種模塊封裝形式

方便更換測試夾具

靈活配置，滿足不同測試需求

PMST系列功率器件靜態參數測試系統是武漢普賽斯正向設計，精益打造的高精密電壓/電流測試分析系統，是一致能夠提供IV，CV、跨導等豐富功能的綜合測試系統，具有高精度、寬測量范圍、模塊化設計、輕松升級擴展等優勢，旨在全面滿足從基礎功率二極管、MOSFET.  BJT、 IGBT到寬禁帶半導體SiC、GaN等晶圓、芯片、器件及模塊的靜態參數表征和測試，并具有著越的測量效率、一致性與可靠性。讓任何工程師使用它都能變成行業專家。

針對用戶不同測試場最的使用需求，普賽斯全新推出PMST功率器件靜態參數測試系統、PMST-MP功率器件靜態參數半自動化測試系統、PMST-AP功率器件靜態參數全自動化測試系統三款功事器件靜態參數測試系統。

從實驗室到小批量、大批量產線的全覆蓋

從Si IGBT. SiC MOS到GaN   HEMT的全國蓋

從晶圓、芯片、器件、模塊到PM的全覆蓋

產品特點

高電壓、大電流

具有高電壓測量/輸出能力,電壓高達3500V(蕞大可擴展至10kV)

具有大電流測量/輸出能力,電流高達6000A(多模塊并聯)

高精度測量

納安級漏電流,  μΩ級導通電阻

0.1%精度測量

模塊化配置

可根據實際測試需要靈活配置多種測量單元系統預留升級空間,后期可添加或升級測量單元

測試效率高

內置專用開關矩陣,根據測試項目自動切換電路與測量單元

支持國標全指標的一鍵測試

擴展性好

支持常溫及高溫測試可靈活定制各種夾具

硬件特色與性能優勢

大電流輸出響應快，無過沖

采用自主開發的高性能脈沖式大電流源、高壓源，輸出建立過程響應快、無過沖。測試過程中，大電流典型上升時間為15us,脈寬在50-500μs之間可調。采用脈沖大電流的測試方式，可有效降低器件因自身發熱帶來的誤差。

高壓測試支持恒壓限流，恒流限壓模式

采用自主開發的高性能高壓源，輸出建立與斷開響應快、無過沖。在擊穿電壓測試中，可設定電流限制或者電壓限值，防止器件因過壓或過流導致損壞。

工作原理

傳統測試系統的搭建，通常需要切換測試儀表和器件連接方式才能完成功率器件I-V和C-V整體參數測試，而PMST功率器件靜態物數測試系統內置專用開關矩陣，根據測試項目自動切換電路與測量單元，同時可靈活定制各種夾具，從而可以實現I-V和C-V全參數的一鍵化測試。只需要設置好測試條件，將器件故置在測試夾具中，就可以幫助您快速高效且晶準的完成測試工作。