聯(lián)絡：上海范泰電子科技有限公司
前言
由于IGBT在功率半導體的市場日趨重要，使用新的測試方法來測試產(chǎn)品特性及生產(chǎn)是必須的去創新。在此介紹的模組化測試系統(tǒng)是瞄準功率電晶體的靜態(tài)及動態(tài)量測足夠的實力，討論的是IGBT設計者或是此類設備采購者最關(guān)切的需求。首先列出IGBT測試所須的線路圖并定義所有的參數(shù)結構，最后再就控制系統(tǒng)的選擇舉一實例來說明該系統(tǒng)的基本架構(gòu)更適合。
IGBT測試系統(tǒng)需求
近年來，電子工業(yè)不斷發(fā)展功率元件及系統(tǒng)溝通協調，而電力電子工業(yè)中使用IGBT裝置的數(shù)量也急速增加要素配置改革。由半導體至電力產(chǎn)品之制造廠皆希望在這些產(chǎn)品中改善成較好的效率及降低所有工業(yè)制程步驟的成本，從產(chǎn)品的研發(fā)至最后產(chǎn)品品質(zhì)的控制過程皆必須被完善控制保障性。對這些所有的步驟帶動產業發展，測試相對地變的非常重要，且必需準確及可靠十分落實。對在生產(chǎn)過程而言倍增效應， 測試設備須具備多樣的特點來配合不同的測試需求。研發(fā)工程師需要知道其特性便于其設計，生產(chǎn)的人員須要快速且容易使用的工具優化服務策略，可控制他們的生產(chǎn)制程關規定，品質(zhì)管制人員則需要檢查他們所組合的產(chǎn)品的特性及收集他們的結(jié)果來做統(tǒng)計分析。
(一)多用途性(Versatility)
現(xiàn)代的測試設備所須的功能兩個角度入手，必須能不被限制其電流及電壓之供給建強保護。目前IGBT的產(chǎn)品其電流可通過1200A及阻斷電壓可高達3300V，但不久之后IGBT的產(chǎn)品即會有達到4500V及2000A的能力生產效率。且無人可預測未來其電壓及電流可達到多少使命責任，再者，現(xiàn)今IGBT 的測試設備使用，也須能測試新元件MCTS ( MOS ContrlledThyristort) 或是IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor)合規意識。
因此，測試設備的評估上機製性梗阻，須能適應及符合未來可能的發(fā)展機製，其不論是硬體，如電壓電流產(chǎn)生器或軟體上集成應用。
IWATSU公司推出的CS-3000給用戶提出了的解決方案
(二)操作簡單(Ease of Handling)
測試設備除了上述之特色外探討，應仍保持操作簡單及效率佳的能力。達此目的之方法即是使用者不須具備特殊訓練即可操作此設備高效流通。如有使用晶體管特性圖示儀的用戶調解製度，操作起來會更加方便。此測試系統(tǒng)亦可經(jīng)常地改變測試的半導體元件的型式(通常一天數(shù)次)功能，對新的半導體元作的型式其可能會須要不同的制具(jig)應用的因素之一，或是更復雜的驅(qū)動閘控制，或是一緩沖器 (Sunbber) 的保護等預期。因此敢於監督，使用模組化系 統(tǒng)即可達到上述之需求。在一個基本的測試系統(tǒng)上結構，加上一些可更換的測試單元重要的作用，使其可執(zhí)行不同范圍產(chǎn)品的量測。
(三)安全性(Safety)
IGBT的測試系統(tǒng)因其可提供非常高的電壓輸出規模最大，對操作者來講是有一 潛在的危險性穩中求進，當在操作高電壓及大電流時，操作員的安全性應予以考慮最深厚的底氣，即該設備須在不同國家的規(guī)范中皆可符合其安全標準協同控製。
在執(zhí)行測試時，在危險的區(qū)域應使用滑動式門鎖定而予以保護品質，所有參數(shù)皆應設置于安全的工作區(qū)域中利用好，所有的保護措施的控制皆應由硬體部份來控制，而不是軟體來控制。很顯然的尤為突出，在整條生產(chǎn)線上（研發(fā)測試時）規定，時間是一個很重要的因素環境，因此空間載體，安全系統(tǒng)必須要很方便，而盡可能地對測試的速度影響愈小愈好相對簡便。
靜態(tài)測試(Static tests)
此測試之目的在提供元件(device)的詳細特性重要組成部分，讓設計者能精確地預測元件在穩(wěn)態(tài)(Steady state)情況時之行為，此可協(xié)助使用者選擇的元件來用于他的應用中表現，更進一步地讓其對與半導體元件相連接的設備如：電壓鉗式單元特點，閘極驅(qū)動，冷卻系統(tǒng)等的設計更為妥切結論。
(一)集射極崩潰電壓 (Collector Emitter Breakdown Voltage) VCEs
量測于特定的集極電流IC下閘極短路至射極時和諧共生，跨于集、射極兩端之電壓為VcEs, IGBT 的集射極崩潰電壓是會隨著介面(Junction)溫度增加而增加的(典型對600V之IGBT 會有0.7V℃)
(二)集極至射極的泄漏電流IcEs ［或稱為集極的截止(Cut-off )電流］
在額定的集射極電壓和閘射極短路下之集極電流為IcEs值(如圖2), IcEs的量測通常在25℃及的工作介面(Junction)溫度適應性強，且集極泄漏電流 亦會隨介面溫度升高而增加技術交流。因此，在測試期間限制電流流過及避免 thermal升高是很重要的拓展。
(三)集極至射極的飽和電壓 (Collector to emitter saturation voltage) VcEsat
VcEsat 是在特定的集極電流創造更多，閘射極電壓及介面溫度時之集射極導通電壓VcEsat是相當重要的特性，因為其會決定導通之損失不斷進步，在大的 極電流時工藝技術，測試的脈沖必須非常短，如此不致有過多之損失規模。
(四)二極體順向電壓(Diode Forward Voltage) VF
VF是指IGBT模組中的飛輪二極體(Freewheeling Diode)在特定電流
及介面溫度時之順向?qū)妷褐怠?/p>
(五)閘極臨界電壓(Gate threshold Voltage) VGeth
VGeth 是指在特定集極電流及閘極短路至集極時之射極的電壓值近年來。 當閘射極電壓小于臨界值時IGBT是OFF狀態(tài)，因此閘極臨界電壓即是閘射極電壓使IGBT導通并流過特定的集極電流發展目標奮鬥。VGEth是隨著介面溫度遽增而遞減的(-11mV℃)技術先進。
(六 )跨導(Transconductance) gfs
跨導(gfs) 是于特定集極電流時，集極電流和閘射極電壓之商數(shù) 作用。 跨導是用來表示IGBT增益的方式情況正常。由于跨導的量測是在清楚嚴格的特定條件下所做的兩個量測之值，因此技術特點，測試設備的精準性對測試結(jié)果有很大的影向力提高鍛煉。
第二種方法是調(diào)整閘射極電壓至特定的集射極電壓(VP)并思考下列式子：
△ VGE = △Vp
IGBT的順向跨導是會隨著介面溫度升高而增加的，其原因在于定閘極電壓時凝聚力量，增加集極電流時有所提升，因電流Thermal run-away而會使晶片溫度升高，因此IGBT 并不被建議來當做一個線性放大器使用。
(七)閘極電荷(QGE, QcG, QG)及閘極電容(Cies, Coes, Cres)
QGE 是由驅(qū)動電路傳送先進水平。使用閘射極電壓達可維持特定集極電流之電荷值便利性。 QCE是由驅(qū)動電路傳送。允許跨于閘極電容的電壓重要平臺，由特定之值降至最后導通值之電荷值新技術。 QG是閘極總電荷值，是QGe是QcG及另一附加之成份之總和順滑地配合，此附加之值和閘極＂Overdrive＂電壓有關(guān)由于有一些未知的雜散(stray) 電容存在電路中深入，所以校正脈沖是必須的。在每一測試前都會先測試雜散(Stray)電容前沿技術，并用該值來修正閘極電荷電容之值基礎。此雜散電容會依接線及氣候溫度等條件而變化。
閘極電荷及電容之規(guī)格在規(guī)劃閘極驅(qū)動電路及決定閘極驅(qū)動損失時是非常有用的多種方式。
(八)閘極至射極之泄漏電流IGEs
IGEs 是指在特定的閘射極電壓及集極短路至射極時閘極之泄漏電流 對外開放。此測試可能可以知道正或負的閘射極電壓。所量測的電流是相當小的深入交流研討，因此資料，脈沖至少須維持一個電源周期的積分時間，避免因閘極電容吸收的電流所產(chǎn)生之誤差需求。此量測必須在閘極電壓穩(wěn)定后才可進行堅定不移。
