參數(shù)定義功率器件參數(shù)主要是指靜態(tài)直流參數(shù),是本身固有的,與其工作條件無關(guān)的電學參數(shù),以MOS管為例,主要包括:門極開關(guān)電壓(VGSTH、VGSON、VGSOFF),漏-源擊穿電壓(BVDSS)、零柵壓漏極電流(IDSS)、柵源漏電流(IGSS)、導通內(nèi)阻(RDSON)、寄生電容(輸入電容Ciss、輸出電容Coss、發(fā)向傳輸電容Crss),以及以上參數(shù)的相關(guān)特性曲線的測試(IV及CV曲線)。第三代半導體以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等全新寬帶隙材料為主流推出MOS管、IGBT能夠支持大電壓和高切換速度,在新興大功率應用領(lǐng)域具有廣闊前景。在高電壓直流偏置條件下 (高達3 kV),高擊穿電壓 (達10 kV)、 大電流 (數(shù)千安培)、 柵極電荷以及連接電容表征和器件溫度特征和 GaN器件電流崩潰效應測量功能都十分必要,是推動新器件盡快上市的重要保證。IGBT可以作為眾多應用的電子開關(guān),其重要性持續(xù)增加。以功率MOS管為例,講述分立器件靜態(tài)測試參數(shù):
VGSTH/VGSON,VGS(off):閾值電壓
VGSTH是指加的柵源電壓能使漏極開始有電流,或關(guān)斷MOSFET時電流消失時的電壓,測試的條件(漏極電流,漏源電壓,結(jié)溫)也是有規(guī)格的。正常情況下,所有的MOS柵極器件的閾值電壓都會有所不同。因此,VGSTH的變化范圍是規(guī)定好的。VGSTH是負溫度系數(shù),當溫度上升時,MOSFET將會在比較低的柵源電壓下開啟。
BVDSS:漏-源擊穿電壓(破壞電壓)
BVDSS(有時候叫做V(BR)DSS)是指在特定的溫度和柵源短接情況下,流過漏極電流達到一個特定值時的漏源電壓。這種情況下的漏源電壓為雪崩擊穿電壓。BVDSS是正溫度系數(shù),溫度低時BVDSS小于25℃時的漏源電壓的最大額定值。在-50℃,BVDSS大約是25℃時最大漏源額定電壓的90%。
IDSS:零柵壓漏極電流
IDSS是指在當柵源電壓為零時,在特定的漏源電壓下的漏源之間泄漏電流。既然泄漏電流隨著溫度的增加而增大,IDSS在室溫和高溫下都有規(guī)定。漏電流造成的功耗可以用IDSS乘以漏源之間的電壓計算,通常這部分功耗可以忽略不計。
IGSS ―柵源漏電流
IGSS是指在特定的柵源電壓情況下流過柵極的漏電流。
RDSON:導通電阻
RDSON是指在特定的漏電流(通常為ID電流的一半)、柵源電壓和25℃的情況下測得的漏-源電阻。
Ciss:輸入電容
Ciss指將漏源短接,用交流信號測得的柵極和源極之間的電容就是輸入電容。Ciss是由柵漏電容Cgd和柵源電容Cgs并聯(lián)而成,或者Ciss=Cgs+Cgd。當輸入電容充電致閾值電壓時器件才能開啟,放電致一定值時器件才可以關(guān)斷。因此驅(qū)動電路和Ciss對器件的開啟和關(guān)斷延時有著直接的影響。
Coss:輸出電容
Coss指將柵源短接,用交流信號測得的漏極和源極之間的電容就是輸出電容。Coss是由漏源電容Cds和柵漏電容Cgd并聯(lián)而成,或者Coss = Cds +Cgd對于軟開關(guān)的應用,Coss非常重要,因為它可能引起電路的諧振。
Crss:反向傳輸電容
Crss指在源極接地的情況下,測得的漏極和柵極之間的電容為反向傳輸電容。反向傳輸電容等同于柵漏電容。Cres =Cgd,反向傳輸電容也常叫做米勒電容,對于開關(guān)的上升和下降時間來說是其中一個重要的參數(shù),會影響關(guān)斷延時時間。電容隨著漏源電壓的增加而減小,尤其是輸出電容和反向傳輸電容。
面對功率器件高壓、高流的測試要求,陜西天士立推出的功率器件參數(shù)測試系統(tǒng)STD2000可以支持晶圓和封裝器件全靜態(tài)參數(shù)測試、覆蓋7大類別26分類,包括“二極管類”“三極管類”“保護類器件”“穩(wěn)壓集成類”“繼電器類”“光耦類”“傳感監(jiān)測類”等品類的繁多的電子元器件。高壓源1400V(選配2KV),高流源40A(選配 100A,200A,500A),柵極電壓40V/100mA,分辨率最高至1.5uV / 1.5pA,精度最高可至0.1%,除靜態(tài)參數(shù)還可測試“結(jié)電容” ,支持“脈沖式自動加熱”和“分選機連接”,非常適合“來料檢驗 ”“失效分析 ”“選型配對 ”“量產(chǎn)測試 ”等不同應用場景下的功率器件參數(shù)測試。