本发明涉及一种功率半导体器件的温度敏感电参数标定方法及结温测量方法。
背景技术：
热敏感电参数(tsep)法是功率半导体器件结温测量中使用最普遍的一类方法。热敏感电参数指的是与温度存在一定函数关系的器件电参数，通过事先标定热敏感电参数与温度的关系，即可通过测量热敏感电参数来反算器件结温。功率半导体器件进行热阻测量和耐久性试验时，均需通过热敏感电参数法来间接测量结温。为了避免产生额外的温升，一般情况下tsep均是小测量电流(≤100ma)流过器件产生的电压信号。常用的热敏感电参数包括漏源电压、集电极-发射极饱和电压、阈值电压、二极管正向电压等。对于硅基单极器件，如场效应晶体管，由于正向导通电阻小，小测量电流产生的漏源电压极其微弱，小于10mv，很难精确测量，因此一般不采用漏源电压作为热敏感电参数，而是选择幅值较高的阈值电压或体二极管正向电压作为热敏感电参数。
但是对于某些非硅基单极器件，如碳化硅基(sic)场效应晶体管，由于其栅氧层存在显著的陷阱充放电特性，导致器件参数受温度、电流以及栅极电压的影响而发生严重漂移，实际测量过程中tsep不再符合事先标定的函数关系，因此使用现有的热敏感电参数测量sic基场效应管的结温存在较大误差。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术无法精确测量某些电参数漂移显著的器件，如碳化硅基场效应晶体管结温的缺点，提出一种温度敏感电参数标定方法。本发明也适用于电参数漂移并不显著的硅基器件。
本发明施加低的控制极电压和高的测量电流，从而产生高的电压信号，以克服现有方法产生的电压信号较为微弱，无法精确测量的缺点；另外，施加恒定且相对较低的控制极电压还能够最大程度减小其对电参数漂移的影响。
本发明包括如下步骤：
(1)将被测器件的控制极和电流流入极短路；
(2)被测器件的电流流入极和电流流出极间通入加热电流，测量此时被测器件的控制极与电流流出极电压；
(3)解除被测器件的控制极和电流流入极间的短路，在控制极和电流流出极间施加电压，所加电压值为前一步骤测得的控制极与电流流出极电压；
(4)电流流入极和电流流出极间通入测量电流，调节测量电流大小，同时满足电流流入极与电流流出极电压足够大，而测量电流所产生的功耗足够小；
(5)分别使用步骤(2)得到的控制极与电流流出极电压和步骤(4)得到的测量电流，对被测器件的电流流入极与电流流出极电压进行温度敏感性标定，即改变被测器件的结温，测量不同结温下的电流流入极与电流流出极电压，得到温度敏感电参数曲线。
依据上述步骤获得的电流流入极与电流流出极电压随温度变化的曲线，即可实现功率半导体器件结温的准确测量。
附图说明
图1场效应晶体管结构示意图；
图2控制极电压及测量电流测试原理图；
图3温度敏感电参数标定电路原理图；
图4电参数温度敏感性曲线。
具体实施方式
以下以场效应晶体管为例，结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
图1为典型的场效应晶体管dut的结构示意图，场效应晶体管dut共有三个电极，分别为控制极g，电流流入极d和电流流出极s。控制极g与电流流出极s之间施加一定的正电压后，电流流入极d和电流流出极s之间的阻抗会大幅降低，形成电流通路，并传导电流。
本发明实施例所使用的场效应晶体管dut温度敏感电参数测量电路如图2所示，所述的测量电路由被测场效应晶体管dut、控制极电阻rg、电压源vg、测量电流源im、加热电流源ih、第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4组成。
如图2所示，本发明所使用的测量电路中，被测场效应晶体管dut的控制极g与电压源vg的正极之间串联有控制极电阻rg和第四开关s4，电压源vg的负极与场效应晶体管dut的电流流出极s相连；第三开关s3的两端分别与控制极g和电流流入极d相连；测量电流源im的正极与电流流入极d之间串联第二开关s2，测量电流源im的负极与电流流出极s相连；加热电流源ih的正极与电流流入极d之间串联第一开关s1，加热电流源ih的负极与电流流出极s相连。
本发明实施例温度敏感电参数标定方法包括以下步骤：
(1)在常温条件下，如图2所示，先闭合第三开关s3，将场效应晶体管dut的控制极g和电流流入极d短路；
(2)接着闭合第一开关s1，加热电流源ih向场效应晶体管dut施加加热电流，测量并记录此时的控制极g与电流流出极s间的电压vgs，测量完毕后，断开第一开关s1；
(3)断开第三开关s3，解除控制极g和电流流入极d间的短路，随后闭合第四开关s4，调节电压源vg的幅值等于步骤(2)测得的控制极与电流流出极电压vgs；
(4)接着闭合第二开关s2，测量电流源im向场效应晶体管dut施加测量电流，从小到大调节测量电流，一方面使电流流入极与电流流出极电压vds足够大，如大于200mv，以提高测量精度；另一方面还要控制测量电流所产生的功耗应足够小，如小于500mw，以免产生额外的温升，影响温度敏感电参数标定的准确性；
(5)如图3所示，将场效应晶体管dut置于控温装置内,，如环境试验箱或液冷板，调节电压源vg的输出电压等于步骤(2)得到的控制极与电流流出极电压vgs，测量电流源im的输出电流等于步骤(4)得到的测量电流，此时，测量电流从电流流入极d流入，电流流出极s流出，产生所需的电流流入极与电流流出极电压vds，最后通过控温装置改变场效应晶体管dut的结温，测量并记录不同结温下的vds，得到电流流入极与电流流出极电压vds随温度的变化曲线，如图4所示。
使用以上步骤获得的场效应晶体管dut热敏感电参数曲线，即可实现器件结温的准确测量。