在當(dāng)今快速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域里，電子元器件完成了極其偉大的功能。其中功率器件比如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、場效應(yīng)管（MOSFET）、雙極性晶體管（BJT）、功率MOSFET等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。如何來評估這些功率器件的熱阻特性和可靠性，我們通常會用到Power Tester功率循環(huán)測試系統(tǒng)。系統(tǒng)自帶的工業(yè)電腦附的操作控制軟件Power Tester 3/12C Control Software是其中器件參數(shù)設(shè)置和測試數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)的最為重要的一個環(huán)節(jié)。目前為了滿足設(shè)備對AQG-324標(biāo)準(zhǔn)的測試兼容以及SiC MOSFET測試的相關(guān)建議，Power Tester 3/12C Control Software軟件方面較之前升級了很多功能。如下圖1。

圖1--

此版本的更新主要是提升兼容ECPE AQG-324標(biāo)準(zhǔn)，ECPE AQG-324指南是最廣泛使用的功率模塊可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)之一（適用于汽車行業(yè)）。新版本更新的目的之一是改進我們的功率循環(huán)測試儀的功能，為符合AQG-324標(biāo)準(zhǔn)的功率循環(huán)測試提供更好的兼容與支持。如圖2是設(shè)備外觀展示。

圖2--設(shè)備外觀展示

新功能大致如下：

1.計算每個循環(huán)的功率循環(huán)過程中的Rth，jc

熱瞬態(tài)測試和基于結(jié)構(gòu)功能的熱阻抗測量是Simcenter功率循環(huán)測試儀的獨特功能。根據(jù)JESD 51-14瞬態(tài)雙界面分離法，設(shè)備也支持結(jié)-殼（散熱器）的熱阻測量，但是該雙界面分離法（TDIM方法）不能在循環(huán)測試期間自動應(yīng)用。根據(jù)IEC 60747-15:2012第5.3.6節(jié)，在每個功率循環(huán)中添加了新功能用來計算Rth，jc（Rth，js）如果外殼（散熱器）溫度傳感器被附帶在器件的測試項目里，設(shè)備則自動讀取到該溫度值，并自動參與Rthjc的計算；該參數(shù)在軟件界面上正常顯示，且能評估Rth，jc的變化。

圖3--新的Rthjc計算方法

2.測量SiC MOSFET的VDS-On Cold電壓值

在MOSFET（尤其是SiC MOSFET）器件的情況下，導(dǎo)通狀態(tài)電壓對溫度高度敏感。因此，在加熱階段結(jié)束時測量的電壓值明顯受到增加的DUT溫度的影響，因此，在導(dǎo)通狀態(tài)電壓由于DUT溫度而增加的情況下，可以在鍵合線劣化發(fā)生之前停止功率循環(huán)。如圖4。

圖4--AQG-324標(biāo)準(zhǔn)說明

在本版本中，定義了兩種方法來測量不受DUT溫度影響的導(dǎo)通電壓：

Von，cold：在加熱階段開始時測量；對于該參數(shù)，在加熱階段開始時捕獲導(dǎo)通狀態(tài)的電壓值，在循環(huán)電流導(dǎo)通之后需要用戶自行設(shè)置延遲時間。功率循環(huán)電流由開關(guān)模式的直流電源提供，該電源需要相當(dāng)長的時間來調(diào)節(jié)輸出電流以達(dá)到所需水平。設(shè)置延遲時間必須由用戶定義（所需的時間延遲也取決于設(shè)置的循環(huán)電流值和DUT電壓）。

滿足以下幾點：

• 必須足夠長，以使電流達(dá)到設(shè)定的循環(huán)電流

必須足夠短以將溫度變化降至最低

如果激活，則在每個循環(huán)中的結(jié)果參數(shù)里記錄此參數(shù)。如圖5用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態(tài)電壓測量I。

圖5--用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態(tài)電壓測量I

Von，LP：在降低的加熱電流水平下測量；對于該參數(shù)，導(dǎo)通狀態(tài)電壓是在用戶定義的降低的電流水平下捕獲的。加熱發(fā)生在電阻通道上。將電流減少N倍，將VDS電壓降低N倍。但是功耗和溫度變化減少了N2（1/10的電流將引起1/100的溫度變化）。用戶必須指定用于此控制測量的負(fù)載電流（ILP），應(yīng)用此特殊測試循環(huán)的頻率（此測試需要不同的電流，因此無法在每個循環(huán)中測量）。如圖6用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態(tài)電壓測量II。

圖6--用于SiC MOSFET器件測試的“冷”通態(tài)電壓測量II

3.使用兩個傳感器的平均值作為外殼（散熱器）溫度

對于直接接觸液體冷卻介質(zhì)的功率模塊，有必要確定PN結(jié)和冷卻介質(zhì)之間的熱阻（Rth，j-f）；冷卻液溫度（Tf）定義為入口和出口冷卻液溫度的平均值。新功能可將多個溫度傳感器分配給與外殼溫度傳感器相同的DUT。在這種情況下，所選傳感器的平均值將用作殼體（流體）溫度。如圖7使用二個傳感器的溫度平均值作為外殼（散熱器）的溫度。

如圖7--使用二個傳感器的溫度平均值作為外殼（散熱器）的溫度

4.增加新的循環(huán)停止標(biāo)準(zhǔn)

定義了新的循環(huán)停止標(biāo)準(zhǔn)：最大“冷”狀態(tài)電壓測量限值（兩種方法）：最大|V（on，cold）|和最大|V（on，LP）|

外殼溫度限制：最大ΔT（c）：最大殼體溫度擺動；最大T（c，Max）：最高峰值殼體溫度；最大差值R（th，jc）：用（Tj -Tc）/P公式。

計算得到的最大結(jié)-殼熱阻。如圖8-增加新的循環(huán)停止標(biāo)準(zhǔn)

如圖8--增加新的循環(huán)停止標(biāo)準(zhǔn)

針對功率循環(huán)設(shè)備競爭力提高的一些改進：

1.樣本失敗后繼續(xù)循環(huán)

根據(jù)實際配置，功率循環(huán)測試儀能夠同時測量多個工位的器件，每個加熱通道上最多4個器件所有這些加熱源的開通關(guān)斷時間都是嚴(yán)格同步的；到目前為止，當(dāng)單個通道的器件出現(xiàn)故障時，所有通道的電源循環(huán)都已停止。用戶必須禁用或更換設(shè)備并啟動新的功率循環(huán)項目后才能繼續(xù)測試。

本次更新提供了新的功能，在其中一個加熱通道串接的四個器件的任何一個上出現(xiàn)單個器件故障時，只有該通道的電流停止輸出，在所有的其他加熱通道上的器件自動繼續(xù)功率循環(huán)而不受影響。如圖9樣本失敗后繼續(xù)功率循環(huán)

如圖9--樣本失敗后繼續(xù)功率循環(huán)和自動導(dǎo)出數(shù)據(jù)等功能

2.自動循環(huán)策略轉(zhuǎn)換

大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)（包括AQG 324）要求在固定負(fù)載參數(shù)的情況下運行功率循環(huán)測試，從而使設(shè)備退化加速老化。在最初的幾個循環(huán)中，允許調(diào)整參數(shù)以達(dá)到目標(biāo)溫度擺動和/或耗散。作為一種增強，現(xiàn)在還可以為功率循環(huán)測量指定二次循環(huán)策略。如果指定了二次循環(huán)策略，系統(tǒng)將在用戶自定義的負(fù)載循環(huán)次數(shù)后開始應(yīng)用二次策略（二次策略開始[循環(huán)編號]字段）。該功能允許在參數(shù)（例如負(fù)載電流或柵極電壓）的初始調(diào)節(jié)后自動轉(zhuǎn)換到固定參數(shù)進行功率循環(huán)實驗。如圖10自動循環(huán)策略轉(zhuǎn)換。

圖10--自動循環(huán)策略轉(zhuǎn)換

3.其他改進

（1）根據(jù)“循環(huán)設(shè)置”選項卡上指定的設(shè)置，工業(yè)電腦UI界面上顯示最大的功率循環(huán)持續(xù)時間。

（2）如果該選項被激活，測量完成后，將自動導(dǎo)出Rth測量值，經(jīng)過指定的時間間隔后，將自動導(dǎo)出功率循環(huán)數(shù)據(jù)。如上圖9樣本失敗后繼續(xù)功率循環(huán)和自動導(dǎo)出數(shù)據(jù)等功能。