ETM（電氣法）測結(jié)溫已經(jīng)成為功率器件測結(jié)溫的常規(guī)方法，通過對結(jié)溫的高頻采樣，可以獲得結(jié)溫變化的瞬態(tài)數(shù)據(jù)，可以得到一個溫度隨時間的變化曲線，而這條曲線反應(yīng)的就是被測器件所在的電子設(shè)備的固有的熱特性，這條曲線也可以變成結(jié)構(gòu)函數(shù)，通過結(jié)構(gòu)函數(shù)的測量，可以對器件的散熱路徑做精確的分析。從而在實際的工程應(yīng)用當(dāng)中，我們能夠?qū)Y(jié)溫的估算，可靠性，能力和性能等等做客觀的評價。

現(xiàn)有的車規(guī)級可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)，被普遍應(yīng)用的功率半導(dǎo)體器件可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)有兩種，即AQG-324與AEC-Q101，功率循環(huán)（Power Cycling）的原理：通過間隙導(dǎo)入加熱電流使芯片在發(fā)熱和降溫之間反復(fù)循環(huán)，不斷的造成器件內(nèi)部溫度不均勻分布，結(jié)合器件封裝材料物理特性的差異（例如熱膨脹系數(shù)CTE）造成器件內(nèi)部的互聯(lián)結(jié)構(gòu)的逐漸老化，從而最終造成器件的失效。實驗過程中，通過測試器件熱阻參數(shù)的變化是否損壞。如果發(fā)現(xiàn)器件正向?qū)妷旱耐蝗簧咔闆r，則表明器件內(nèi)部的鍵合線發(fā)生了脫落或者斷裂的情況。如果熱阻參數(shù)升高，則表明器件在散熱路徑上出現(xiàn)損傷。

可見熱阻值的變化是功率循環(huán)中的重要判據(jù)，而功率器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)的漂移可以精確顯示熱阻的變化值，因此，在功率循環(huán)實驗中，必須先測量結(jié)構(gòu)函數(shù)。

Si器件和SiC器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)是比較容易測量的。當(dāng)我們測量HEMT結(jié)構(gòu)函數(shù)的時候，還是發(fā)現(xiàn)了一些問題。

通常測量結(jié)構(gòu)函數(shù)的方式有四種，如下圖。

Mos-Diode模式，正向加熱，正向測溫，在Si MosFET器件中，通常把G和D短接，而對于IGBT，一般選擇把門極電壓設(shè)置成最大或者一個特定值，在這樣的模式下，Si器件的電壓和結(jié)溫之間成一一對應(yīng)的關(guān)系，從而能很好的測出結(jié)構(gòu)函數(shù)。SiC器件不能用這種模式測量，因為在這種模式下，SiC器件的結(jié)溫和電壓不存在一一對應(yīng)的關(guān)系。

Body-Diode模式，反向加熱，反向測溫。即把門極電壓關(guān)斷，測寄生二極管的電壓，這電壓值和結(jié)溫之間也存在一一對應(yīng)的關(guān)系，從而導(dǎo)出結(jié)構(gòu)函數(shù)。這種模式的優(yōu)點在于適合Si Mos、SiC Mos及IGBT，缺點是因為發(fā)熱的部位是寄生二極管，和實際工作時的熱源存在細小的差異，而且寄生二極管很脆，不適合做功能循環(huán)實驗。

RDS-on模式，正向加熱，用Vgs測溫，功率的加載是固定的。我們實際加熱的時候，由于電流不變，電壓隨溫度的變化而變化，因此實際的加熱功率是變化的。我們通過調(diào)節(jié)門極電壓的方式，讓器件的導(dǎo)通電壓保持不變以得到恒定的加熱功率，而這時，門極電壓的變化和結(jié)溫之間，同樣存在一一對應(yīng)的關(guān)系。這種方式不適合測第三代半導(dǎo)體。

SAT模式，正向加熱，反向測溫。加熱時用溝道加熱，測溫時，把門極電壓瞬間從全導(dǎo)通到全關(guān)斷（比如從+15V變成-9V），用反向二極管的測溫特性來測量結(jié)溫。這種方式常用于SiC器件的功率循環(huán)實驗。

我們在HEMT器件上應(yīng)用這四種方式時，發(fā)覺不能應(yīng)用。

在Mos Diode模式下，測試的電壓信號有很大的振蕩，在柵極上加電阻可以使振蕩變小，但結(jié)構(gòu)函數(shù)重現(xiàn)性不好，RDS-on模式和體二極管模式的結(jié)構(gòu)函數(shù)也無重現(xiàn)性，SAT模式下，未加熱也會出現(xiàn)類似于加熱的瞬態(tài)響應(yīng)。上述測試結(jié)果說明，在這些模式下，電學(xué)法測這樣的HEMT器件的結(jié)溫，不合適。

HEMT器件是高頻器件，其發(fā)熱的機理主要是開關(guān)損耗導(dǎo)致，而在熱測試的時候，我們無法加載開關(guān)損耗來加載功率，而把導(dǎo)通損耗提升到開關(guān)損耗級別，由于HEMT的導(dǎo)通電阻相對較小，要想獲得一定的加熱功率，需要提升加熱電流，這又會導(dǎo)致引線無法承受。HEMT是一種異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管，振蕩，測試噪聲等等因素，我們綜合考慮器件的本身特性，規(guī)避一些不合理因素，嘗試尋找合適的熱測試參數(shù)和熱測試方法。

對一些HEMT器件做測試，發(fā)覺還是可以找到一些辦法來測出HEMT器件的結(jié)構(gòu)函數(shù)。

對于某種D-mode HEMT器件，我們加熱時，控制門極電壓以獲得較高的Vds，這樣即使在相對較小的電流下，也能獲得一定的加熱功率。加熱回路如下圖：

測試是為了避免振蕩，我們選擇用GS之間的肖特基二極管特性來測溫，測溫回路如下圖：

實際測試中，我們用這種方法，選擇合適的參數(shù)，所測試的數(shù)據(jù)還是比較理想的。

結(jié)構(gòu)還是也比較理想，重現(xiàn)性也不錯。

這種方式需要對測試設(shè)備做一定的二次開發(fā)，而且我們發(fā)覺這種方式也未必適合所有的HEMT器件。

而E-mode存在另外一種測試方式，加熱和測溫均用溝道，為了減小振蕩，嘗試加大測試電流，因為HEMT的器件導(dǎo)通電阻小，即使在很大的測試電流下，其發(fā)熱依然非常小，這種方式要求設(shè)備可以提供比較大的測試電流。

一些HEMT器件，也有用門極的漏電流來測試，測試電流是uA級。加熱時，用體二極管，及從漏極到源極加載加熱電流，而測試時，用從柵極到源極的電流去測Vgs。

K系數(shù)，測試數(shù)據(jù)，和結(jié)構(gòu)函數(shù)

我們還測過還有一些Cascode器件，可以用SAT模式，Vgs固定在10V，加熱電流Ih和被測電流Is可以從漏極施加到源極。

可見HEMT器件的熱測試，并沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，實踐中，我們也只能根據(jù)器件去探索和嘗試一種比較可行的測試方式，這通常需要對設(shè)備進行定制和開發(fā)。而在HEMT的功率循環(huán)實驗中，首先要解決的是結(jié)構(gòu)函數(shù)的測試問題，再決定如何把功率循環(huán)和結(jié)構(gòu)函數(shù)測試這兩種功能做進一步的集成，目前整個行業(yè)并沒有成熟的設(shè)備支持所有HEMT器件的瞬態(tài)熱測試和功率循環(huán)。從工程角度出發(fā)，基于現(xiàn)在的經(jīng)驗，我們需要做大量不同樣品的測試，嘗試探索共性的原理和方法，獲得可信的數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化樣品和對應(yīng)的測試模式，從而逐步形成行業(yè)認可的測試標(biāo)準(zhǔn)。