本发明涉及功率器件可靠性领域，具体涉及一种高温反偏测试系统及方法。
背景技术：
随着微电子技术的飞速发展，人类科技的不断进步，功率半导体器件已广泛应用于宇航、军事、工业、电力和民用产品中。为了保证半导体器件在各类产品中的稳定性，许多器件需要在使用之前做一些必要的老化、筛选试验，以保证器件的可靠工作，如半导体场效应管在筛选时需要做高温反偏试验(hightemperaturereversebias，缩写为htrb)，以检验产品pn结的稳定可靠性。
由于电力系统的不断发展，应用于电力系统的功率半导体器件所需承受的电压、电流等级逐渐提高，这对功率器件的可靠性提出了更高的要求。其中，高温反偏试验用于验证功率器件长期高温稳定工作情况下的泄露电流，是检验功率器件在高温下工作稳定性及可靠性的关键测试。近年来，随着集成密度的提高，大功率器件模块的应用越来越广泛，当大功率器件模块并联使用时，在高温下泄露电流大，会产生很大的损耗，这会使器件的结温失控，造成器件的失效，严重影响电力系统的正常运行。
目前已有的高温反偏测试平台，主要分为两种：一种是恒温箱体加热，一种是使用加热板升温。其中，恒温箱体加热方式在一个恒温箱里能放多个大功率模块，但由于大功率模块在测试时由于散热效果不佳导致大功率模块的温度控制困难且不同模块之间的温度一致性差。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的恒温箱体加热方式在进行大功率模块测试时由于大功率模块散热效果差导致温度控制困难和温度一致性差至少之一的缺陷。
为此，本发明提供如下技术方案：
本发明第一方面，提供一种高温反偏测试系统，包括：待测样品区，用于放置至少一个待测样品；散热片，所述散热片通过一根或者多根热管连接至所述待测样品；所述散热片配置有风扇；风道，所述散热片位于所述风道中；电流采集器，连接至所述待测样品，用于采集所述待测样品的漏电流；温度控制系统，连接至所述电流采集器，用于根据所述漏电流控制所述风扇的风量。
可选地，所述温度控制系统具体用于根据所述漏电流查找与所述漏电流对应的所述待测样品的结温，根据所述结温控制所述风扇的风量。
可选地，所述系统还包括：内循环风机，设置于恒温箱内部，用于保持所述恒温箱的温度恒定。
可选地，所述系统还包括：温度传感器，用于采集所述散热片的温度；所述温度控制系统连接至所述温度传感器，用于根据所述散热片的温度控制所述内循环风机的风量。
可选地，所述系统还包括散热板，所述散热板配置于所述待测样品的上侧和/或下侧。
可选地，所述系统还包括：隔离板，所述隔离板设置于所述待测样品区与所述风道之间。
可选地，所述系统还包括：电源，连接至所述待测样品，用于为所述待测样品提供高压直流电压。
可选地，每个所述待测样品均配置有所述散热片，每个所述散热片均配置有所述风扇。
可选地，所述待测样品为待测压接igbt模块。
本发明第二方面，提供一种高温反偏测试方法，包括以下步骤：采集待测样品的漏电流；根据所述漏电流控制风扇的风量；其中，所述待测样品放置于待测样品区；所述散热片通过一根或者多根热管连接至所述待测样品；所述散热片配置有风扇；所述散热片位于风道中。
可选地，根据所述漏电流控制风扇的风量包括：根据所述漏电流查找与所述漏电流对应的所述待测样品的结温；根据所述结温控制所述风扇的风量。
可选地，所述方法还包括：获取所述散热片的温度；根据所述散热片的温度控制内循环风机的风量。
可选地，所述待测样品为待测压接igbt模块。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的高温反偏测试系统，包括：待测样品区，用于放置至少一个待测样品；散热片，所述散热片通过一根或者多根热管连接至所述待测样品；所述散热片配置有风扇；风道，所述散热片位于所述风道中；电流采集器，连接至所述待测样品，用于采集所述待测样品的漏电流；温度控制系统，连接至所述电流采集器，用于根据所述漏电流控制所述风扇的风量。在采用恒温箱进行高温反偏测试时，待测样品配置有散热片和风扇，并配合温度控制系统控制来保证待测样品结温的稳定，具有结构紧凑、散热效果好、温度控制简单的优点。
2.在上述高温反偏测试系统的基础上，该系统还包括温度传感器，温度传感器用于采集散热片的温度，温度传感器连接至温度控制系统，用于根据散热片的温度控制内循环风机的风量，结合待测样品的结温与散热片的温度控制内循环风机和风扇的风量，实现待测样品的结温控制，使得温度控制更加精确。
3.在上述高温反偏测试系统的基础上，每一个待测样品均单独配置有散热片，每一个散热片上均配置有风扇，使得测试样品的散热效果好，且同一批次测试样品的温度均一性好。
4.本发明提供的高温反偏测试方法，包括以下步骤：采集待测样品的漏电流；根据所述漏电流控制风扇的风量；其中，所述待测样品放置于待测样品区；所述散热片通过一根或者多根热管连接至所述待测样品；所述散热片配置有风扇；所述散热片位于风道中。通过待测样品配置散热器，散热器上设置有风扇，通过温度控制器实时动态调节风扇的风量以到达待测样品结温的稳定，散热效果好、温度控制简单，这种测试方法的散热效率高、控制精度高。
5.在上述高温反偏测试方法的基础上，还包括获取所述散热片的温度；根据所述散热片的温度控制内循环风机的风量。将散热器的温度和待测样品的结温输入温度控制系统，通过温度控制系统实时动态调节恒温箱温度和散热片温度以保证待测样品结温的稳定，温度控制更加精确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中高温反偏测试系统的一个具体示例的结构示意图；
图2为本发明实施例1中高温反偏测试系统的另一个具体示例的结构示意图；
图3为本发明实施例1中高温反偏测试系统的另一个具体示例的结构示意图；
图4为本发明实施例1中高温反偏测试系统的单个压接igbt模块的散热板设置示意图；
图5为本发明实施例1中高温反偏测试系统的依据单个被测压接igbt模块的连接说明图；
图6为本发明实施例2中高温反偏测试方法的一个具体示例的流程图；
图7为本发明实施例2中高温反偏测试方法的另一个具体示例的流程图；
图8为本发明实施例2中高温反偏测试方法的另一个具体示例的流程图。
附图标记：
1-待测样品区；2-待测样品；3-散热片；4-热管；5-风扇；6-风道；7-电流采集器；8-温度控制系统；9-内循环风机；10-恒温箱；11-温度传感器；12-散热板；13-隔离板；14-电源；15-隔离装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
当待测样品数量较多时，通常采用恒温箱加热的方式进行高温反偏测试，由于恒温箱里可放置多个待测样品，可同时对多个测试样品进行测试，可以极大地提高测试效率。
本实施例提供一种高温反偏测试系统，如图1所示，包括：
待测样品区1，用于放置至少一个待测样品2。如图2所示,待测样品区1位于恒温箱10的内部，可放置多个待测样品2，待测样品区1可放置的待测样品2的个数与待测样品区1的大小和待测样品2的大小相关，当待测样品区1较大或者待测样品2较小时，待测样品区1可放置的待测样品2的个数较多；反之，当待测样品区1较小或者待测样品2较大时，待测样品区1可放置的待测样品2的个数较少。在本实施例中，如图2所示，待测样品区1的测试夹具可以放置3个待测样品2，当然，在其它实施例中，待测样品2的个数可以为一个、两个甚至三个以上，根据需要合理设置即可。在本实施例中，待测样品2为待测压接igbt模块，当然，在其它实施例中，待测样品2可以为双极结型晶体管或者绝缘栅双极型晶体管或者金属氧化物半导体场效应晶体管等，根据需要合理设置即可。
散热片3，散热片3位于风道6中，散热片3通过一根或者多根热管4连接至待测样品2。在本实施例中，如图2所示，每一个待测样品2均配置有散热片3，即散热片3与待测样品2的个数一致，均为3个，这样可以提高散热效率且便于每个待测样品2的温度控制，当然，在其它实施例中，散热片3与待测样品2的个数也可以设置成不一致，如仅设置一个散热片3或者两个待测样品2共用一个散热片3等，根据需要合理设置即可。风道6设置于恒温箱10的内部，散热片3位于风道6中，通常恒温箱10内部的风道6与待测样品2之间通过隔离装置15进行隔离，如图2所示。为了便于散热片3和待测样品2的连接，散热片3与待测样品2之间通过热管4连接，可以在隔离装置15上设置开孔，热管4穿过开孔便可将散热片3与待测样品2连接，热管4的个数可以为一根，也可以为两根甚至更多根，热管4的个数越多，热传导效果越好，待测样品2的散热效率越快，根据需要合理设置即可。
散热片3配置有风扇5。风扇5可以增加散热片3的散热效果。在本实施例中，如图3所示，待测样品2为4个，每个待测样品2均配置一个散热片3，散热片3的个数为4个，每个散热片3均配置有风扇5，因此，风扇5的个数为4个，风扇5提高散热片3的散热效果，通过给每个散热片3配置单独的风扇5，对风扇5的独立控制实现对应散热片3的散热控制，使得散热效果更好、控制更加方便且控制精确度高。
电流采集器7，连接至待测样品2，用于采集待测样品2的漏电流。在本实施例中，如图1所示，电流采集器7为电流传感器，位于恒温箱10的外部，串联于测试回路中，受恒温箱的高温影响小、寿命长、可靠性高且采集漏电流的精度高；当然，在其它实施例中，电流传感器也可以位于恒温箱10的内部，电流采集器7还可以为精密采样电阻，根据需要合理设置即可。
温度控制系统8，连接至电流采集器7，用于根据漏电流控制风扇5的风量。温度控制系统8具体用于根据漏电流查找与漏电流对应的待测样品2的结温，根据结温控制风扇5的风量。根据一定测试电压下待测样品2的漏电流与温度的对应关系，在测试前标定每一个待测样品2的结温曲线，并将结温曲线导入温度控制系统8的数据库中，通过串联在测试回路中的电流采集器7，实时采集待测样品2的漏电流，再对照数据库中的温度曲线获取该待测样品2的实时结温，将实时结温与预定值进行比较得到比较结果，根据比较结果对风扇5进行控制，具体为：当结温大于预定值时，需要增大风扇5的转速，加大送风量，增加散热量；当结温小于预定值时，需要减小风扇5的转速，减小送风量，减少散热量；当结温等于预定值时，则无需调整风扇5的转速。
上述高温反偏测试系统，在采用恒温箱进行高温反偏测试时，待测样品配置有散热片和风扇，并配合温度控制系统控制来保证待测样品结温的稳定，具有散热效果好、温度控制简单的优点。
可选地，如图2所示，上述高温反偏测试系统还包括内循环风机9，设置于恒温箱10内部，用于保持恒温箱10的温度恒定，能够更好地保持同一批次待测样品2温度的一致性。
可选地，如图2所示，上述高温反偏测试系统还包括：温度传感器11，用于采集散热片3的温度，在本实施例中，温度传感器11为设置于散热片3上的热电偶，通过热电偶获取散热片3的温度，热电偶具有安装方便且成本低的优点，当然，在其它实施例中，也可以为其它的类型的温度检测装置，如红外测温传感器或者光栅测温传感器等，根据需要合理设置即可；温度控制系统8连接至温度传感器11，用于根据散热片3的温度控制内循环风机9的风量。该系统结合待测样品2的结温与散热片3的温度控制内循环风机9和风扇5的风量，实现待测样品2的结温控制，使得温度控制更加精确。
为了增加待测样品2的散热效果，上述高温反偏测试系统还包括散热板12，散热板12配置于待测样品2的上侧和/或下侧。在本实施例中，如图4所示，待测样品2为压接型igbt模块，散热板12设置于压接型igbt模块的上侧和下侧；当然，在其它实施例中，可以仅设置于上侧，也可以仅设置于下侧，当待测样品2的功率较小时还可以不设置散热板12，根据需要合理设置即可。
为了增加待测样品区1与风道6之间的隔热效果，如图2所示，上述高温反偏测试系统还包括隔离板13，隔离板13设置于待测样品区1与风道6之间。
为了给待测样品2提供测试所需电源，如图2所示，上述高温反偏测试系统还包括电源14，连接至待测样品2，用于为待测样品2提供高压直流电压。
本实施例提供的高温反偏测试系统可用于具有pn结的多种类型的器件的高温反偏测试，如双极结型晶体管(bipolarjunctiontransistor，缩写为bjt)、绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，缩写为igbt)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxidesemicondu-ctor，缩写为mos)、压接型igbt等。在此，以大功率压接型ibgt模块为待测样品为例说明其连接关系和工作原理，图5是依据单个被测压接igbt模块的连接说明图，其工作原理为在大功率igbt模块高温反偏测试中，电源14与被测压接igbt模块2连接，即与恒温箱上的电源引线连接，将被测压接igbt模块2压装好后放入同一个恒温箱10内，使所有模块保持同一环境温度；然后将每个模块所配的散热片3通过热管连接后引入专门的风道，且恒温箱10与风道6间用隔离板13实现绝热；根据一定电压下igbt集射极漏电流与温度的对应关系，在实验前标定每一个被测模块的结温曲线，并导入温度控制系统8的数据库；通过串联在测试回路中的电流采集器7实时读取被测igbt模块2的集射极漏电流，再对照数据库中的温度曲线获取该模块的实时结温，并且通过散热片3上安装的热电偶11获取散热片3的温度，将这两个温度(结温、散热器温度)输入温度控制系统并与设定值比较，最后输出控制信号给内循环风机9与风扇5，实时动态调节恒温箱温度和散热片风扇的风量以到达大功率igbt模块高温反偏测试结温稳定的目的。
实施例2
本施例提供一种高温反偏测试方法，应用实施例1中的测试系统，如图6所示，包括以下步骤：
s1：采集待测样品2的漏电流。通过与待测样品2连接的串联于测试回路中的电流采集器7实时采集漏电流。在本实施例中，待测样品2为待测压接igbt模块，当然，在其它实施例中，待测样品2可以为双极结型晶体管或者绝缘栅双极型晶体管或者金属氧化物半导体场效应晶体管等，根据需要合理设置即可。
s2：根据漏电流控制风扇5的风量；其中，待测样品2放置于待测样品区1；散热片3通过一根或者多根热管4连接至待测样品2；散热片3配置有风扇5；散热片3位于风道6中。
在本实施例中，如图7所示，步骤s2具体包括：
s21：根据漏电流查找与漏电流对应的待测样品2的结温。测试前标定每一个待测样品2的结温曲线，并将结温曲线导入温度控制系统8的数据库中，通过串联在测试回路中的电流采集器7实时采集待测样品2的漏电流，再对照数据库中的温度曲线获取该待测样品2的实时结温。
s22：根据结温控制风扇5的风量。温度控制系统8将实时结温与预定值进行比较得到比较结果，根据比较结果对风扇5进行控制，具体地，当结温大于预定值时，需要增大风扇5的转速，加大送风量，增加散热量；当结温小于预定值时，需要减小风扇5的转速，减小送风量，减少散热量；当结温等于预定值时，则无需调整风扇5的转速。
上述高温反偏测试方法，通过待测样品配置散热器，散热器上设置有风扇，通过温度控制器实时动态调节风扇的风量以到达待测样品结温的稳定，散热效果好、温度控制简单、控制精度高。
进一步地，如图8所示，在上述高温反偏测试方法的基础上还包括以下步骤：
s3：获取散热片3的温度。通过设置于散热片3上的温度传感器11获取散热片3的温度。
s4：根据散热片3的温度控制内循环风机9的风量。具体地，当散热片3的温度高于恒温箱10预定温度值时，需要增大内循环风机9的风量，增加散热量；当散热片3的温度低于恒温箱10预定温度值时，需要减小内循环风机9的风量，减少散热量；当散热片3的温度等于恒温箱10预定温度值时，则无需调整内循环风机9的风量。
在本实施例中，步骤s3和s4位于步骤s2之后，当然，在其它实施例中，步骤s3和s4可以有多种位置关系，可以位于步骤s1之前，还可以位于步骤s1和s2之间，根据需要合理选择即可。
上述高温反偏测试方法，将散热器的温度和待测样品的结温输入温度控制系统，通过温度控制系统实时动态调节恒温箱温度和散热片温度以保证待测样品结温的稳定，温度控制更加精确。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。