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功率半導體應用現狀 隨著(zhù)新能源汽車(chē)800V高壓快充技術(shù)的興起，SiC憑借其高熱導率、高擊穿場(chǎng)強、高飽和電子漂移速率以及高鍵合能等一系列顯著(zhù)優(yōu)勢，成為功率半導體產(chǎn)業(yè)競相追逐的“風(fēng)口”。在實(shí)際應用中，搭載碳化硅功率器件的高壓系統通常能夠在短短十多分鐘內將電池電量從10%快速充至80%。然而，SiC功率器件在運行時(shí)會(huì )承受復雜的電-磁-熱-機械應力，其電壓電流能力的提升，開(kāi)關(guān)速度和功率密度的提升，對器件的性能和可靠性提出了更高的要求。 功率半導體器件在使用過(guò)程中可能會(huì )因為多重因素導致失效，而這些不同因素所引發(fā)的失效形式也各不相同。因此，對失效機理進(jìn)行深入分析以及準確辨識缺陷，是提高器件性能的重要前提。 測試挑戰 功率半導體的性能表征，最早主要以測試二極管和三極管等分立器件的DC參數為主。MOSFET和SiC、GaN 出現后，測試技術(shù)研究的重點(diǎn)放在 GaN HEMT、SiC MOS、IGBT單管、PIM（即IGBT模組）等類(lèi)型的產(chǎn)品上。根據測試條件不同，功率器件被測參數可分為兩大類(lèi)：靜態(tài)特性測試和動(dòng)態(tài)特性測試。靜態(tài)特性測試主要是表征器件本征特性指標，如擊穿電壓V(BR)DSS、漏電流ICES/IDSS/IGES/IGSS、閾值電壓VGS(th)、跨導Gfs、二極管壓降VF、導通內阻RDS(on)等；動(dòng)態(tài)參數是指器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中的相關(guān)參數，這些參數會(huì )隨著(zhù)開(kāi)關(guān)條件如母線(xiàn)電壓、工作電流和驅動(dòng)電阻等因素的改變而變化，如開(kāi)關(guān)特性參數、體二極管反向恢復特性參數及柵極電荷特性參數等，主要采用雙脈沖測試進(jìn)行。 靜態(tài)參數是動(dòng)態(tài)指標的前提，目前功率半導體器件的靜態(tài)特性主要是依據半導體器件公司提供的Datasheet來(lái)進(jìn)行測試。然而，功率半導體器件常被應用于高速開(kāi)通及關(guān)斷工作狀態(tài)下，器件絕大部分失效機理都發(fā)生在動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中，因此動(dòng)、靜態(tài)參數的測試對功率半導體器件都很重要。此外，以SiC為代表的第三代半導體器件耐壓等級更高，且經(jīng)過(guò)串/并聯(lián)應用于更高電壓/功率等級的裝備，對制造過(guò)程各階段的測試要求也提出了新的挑戰： 1 隨著(zhù)功率半導體器件（如MOSFET、IGBT、SiC MOS）規格的不斷提升，靜態(tài)測試中的電流電壓等級要求也越來(lái)越高，要求測試系統必須能夠穩定、準確地提供和測量高電壓和大電流。同時(shí)還需要在測試過(guò)程中減少施加應力的時(shí)間，以防止器件過(guò)熱損壞。此外，SiC閾值電壓漂移是功率器件測試過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，閾值電壓漂移會(huì )對功率器件的開(kāi)關(guān)特性產(chǎn)生影響，可能會(huì )引起器件的誤導通，從而導致器件的損壞。 
圖：JEDEC JEP183、CASAS中Sic VGS(th)的測試標準 2 及測試設備要求 在功率半導體器件的動(dòng)態(tài)測試過(guò)程中，寄生電感和寄生電容對測試結果影響巨大。寄生電感主要來(lái)源于PCB連接線(xiàn)以及器件封裝，而功率器件的電流變化率大，使寄生電感對測試結果也會(huì )產(chǎn)生影響。同時(shí)，雙脈沖測試電路中除了器件的結電容外，續流二極管和負載電感上均存在寄生電容，這兩個(gè)寄生電容對器件的開(kāi)通過(guò)程有明顯影響。此外，功率器件的開(kāi)關(guān)速度高，要求測試設備具有較高的帶寬以準確采集開(kāi)關(guān)波形的上升沿和下降沿。 3 對于PIM和IPM等功率模塊，實(shí)際是由單管組合的，單管的良率和質(zhì)量將直接影響模塊的成本和質(zhì)量，為降低模塊的封裝和制造成本，業(yè)內已經(jīng)考慮增加測試節點(diǎn)和測試左移，從 CP+FT 測試，變?yōu)?CP + KGD + DBC + FT測試。
圖：功率半導體器件測試流程節點(diǎn) 解決方案 為應對行業(yè)對功率半導體器件的測試需求，普賽斯儀表以核心源表為基礎，正向設計、精益打造了一站式高精密電壓-電流的功率半導體電性能測試解決方案，廣泛適用于從實(shí)驗室到小批量、大批量產(chǎn)線(xiàn)的全方位應用。設備具有高精度與大范圍測試能力（10kV/6000A）、多元化測試功能(直流IV/脈沖IV/CV/跨導）、高低溫測試能力（-55℃~250℃），滿(mǎn)足功率半導體行業(yè)對測試能力、精度、速度及穩定性的高要求。
圖：PMST功率器件靜態(tài)參數測試系統
圖：PSS TEST靜態(tài)高低溫半自動(dòng)測試系統
圖：PMST-MP 靜態(tài)參數半自動(dòng)化測試系統
圖：PMST-AP 靜態(tài)參數全自動(dòng)化測試系統 精準始于源頭。普賽斯儀表作為率先自主研發(fā)、國內首家將高精密源/測量單元SMU產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，經(jīng)過(guò)長(cháng)期深入的研發(fā)應用，已經(jīng)完全掌握了源測量單元的邏輯與算法，確保測試結果的準確性與可靠性。PMST功率器件靜態(tài)測試系統系列產(chǎn)品采用模塊化的設計結構，集成自主研發(fā)的高壓測試單元、大電流測試單元、小功率測試單元，為用戶(hù)后續靈活添加或升級測量模塊以適應不斷變化的測量需求，提供了極大便捷和最優(yōu)性?xún)r(jià)比，具有高度易用性和可擴展性，任何工程師都能快速掌握并使用。目前，普賽斯儀表功率器件靜態(tài)參數測試系統已經(jīng)銷(xiāo)往全國并出口海外，被國內外多家半導體頭部企業(yè)認可。我們堅信，通過(guò)持續的技術(shù)研發(fā)與國際合作，秉持創(chuàng )新引領(lǐng)、質(zhì)量為先的理念，不斷突破技術(shù)壁壘，優(yōu)化產(chǎn)品性能，未來(lái)普賽斯儀表將為全球客戶(hù)提供更加精準、高效、可靠的功率半導體測試解決方案。 |
