一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路和方法与流程

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路和方法。

背景技术：

1、近年来，随着新能源汽车、充电桩等应用的爆发，第三代宽带隙半导体迎来的历史性的突破性发展。其中，碳化硅（sic）和氮化镓（gan）作为最具代表性的宽带半导体材料最引人瞩目，宽带半导体优异的高频特性使得这些无源器件的体积减小，为了减缓emi问题，基于宽带半导体的应用布局应更为紧凑，从而缩小了系统尺寸，提升了功率密度。宽带半导体更优异的高温表现加之其较为紧凑的布局，其工况往往会处于更高的环温中。

2、传统的高温反偏试验（high temperature reverse bias，简称htrb）已经无法满足针对于宽带半导体材料属性以及宽带半导体所应用的高温高频工况进行有效且精准的测试。

3、动态高温反偏试验（dynamic high temperature reverse bias，简称d-htrb）更能模拟反应宽带半导体真实工作下的状态，世界领先的宽带半导体厂商，例如wolfspeed，infineon等都已经在可靠性测试中加入了动态可靠性测试。但是由于缺乏能同时实现高温高频高压测试环境的批量测试设备，宽带半导体所处于的高频高压工况无法得到完整的模拟测试。

4、如何模拟各种工况，对宽带半导体进行动态高温反偏测试，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路和方法，通过在宽带半导体的漏极施加脉冲应力，调整脉冲应力的电平、频率、占空比，以对应各种不同工况，设置多个电阻采样读数档位，对应不同电流范围，同时作为待测器件漏源极漏电流的测试路径，通过控制老化与测量切换，实现老化过程中的即时测量，保证了测量数据的准确度。

2、第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

3、一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，包括电源电路、控制电路和测试子电路，控制电路与测试子电路连接，电源电路用于对测试电路提供电源，控制电路用于给测试子电路提供控制信号，接收测量结果，测试子电路用于根据控制电路的脉冲信号对宽带半导体施加应力，根据控制信号对宽带半导体进行老化或测量，将测量结果传输给控制电路，包括二个输出端，第一输出端用于连接宽带半导体的输入端，根据第一控制信号施加脉冲应力到宽带半导体的输入端，第二输出端用于连接宽带半导体的控制端和输出端，根据第二控制信号进行老化或测量。

4、本发明进一步设置为：测试子电路包括驱动电路、测量电路和开关电路，驱动电路、测量电路和开关电路分别与控制电路连接，测量电路和开关电路连接，驱动电路的输出用于连接宽带半导体的输入端，开关电路的一端连接测量电路，另一端用于连接宽带半导体的控制端和输出端。

5、本发明进一步设置为：驱动电路包括半桥电路，半桥电路的输出用于连接宽带半导体的输入端，半桥电路的二个功率管的控制端分别连接控制电路，用于根据控制信号控制半桥电路的输出。

6、本发明进一步设置为：开关电路包括二个控制开关，二个控制开关的控制端分别连接控制电路，用于根据控制信号控制二个控制开关的打开或闭合，第一控制开关的一端连接测量电路正端，另一端连接测试子电路的第二输出端，第二控制开关的一端连接测量电路负端，另一端连接测试子电路的第二输出端。

7、本发明进一步设置为：测量电路包括第一运算电路和至少一个电阻开关组合，各电阻开关组合包括一个电阻与一个控制开关的串联，电阻开关组合中的控制开关控制端连接控制电路，所有电阻开关组合的一端连接在一起接地，另一端连接在一起，接第一运算电路的输入，对测量数据进行运算，得到测量结果。

8、本发明进一步设置为：还包括电流检测电路，其输入连接在测量电路与驱动电路之间，输出连接到控制电路，用于检测宽带半导体是否老化，控制电路在检测到待测宽带半导体已老化时，切断对待测宽带半导体的供电。

9、本发明进一步设置为：电流检测电路包括检测电阻和第二运算电路，检测电阻串联在测量电路地与驱动电路地之间，第二运算电路的输入端分别连接检测电阻的两端，其输出连接到控制电路，用于对流过检测电阻电流进行运算，将检测结果传输给控制电路。

10、第二方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

11、一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试方法，将宽带半导体的栅极与源极连接在一起，在宽带半导体的漏源极之间施加脉冲应力，在断开栅极与测量电路的连接、接通源极与地之间的连接时，对待测宽带半导体进行老化，在接通栅极与测量电路的连接、断开源极与地之间的连接时，测量待测宽带半导体漏源极漏电流。。

12、本发明进一步设置为：测量电路采用多个测量电阻进行测量，在进行测量时，分别对各测量电阻上的测量值进行检测，判断各测量值是否符合测量要求，若有一个测量值符合测量要求，则以此测量值为测量数据进行运算，若无测量值符合测量要求，则认为待测宽带半导体已经老化。

13、第三方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

14、一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试设备，包括电源电路、控制电路、至少一个测试子电路、切换电路，各测试子电路与控制电路连接，切换电路连接在各测试子电路与控制电路之间，用于切换各测试子电路与控制电路的连接，测试子电路用于对一个待测宽带半导体进行测试，控制电路控制切换电路，用于同时或分时读取各测试子电路的测量结果。

15、与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

16、1.本申请通过在待测宽带半导体的漏极施加脉冲应力，调整脉冲应力的电平、频率、占空比，实现了对宽带半导体高温高频高压工况的高度还原，保证了测量的精确性；

17、2.进一步地，本申请通过多电阻采样，以适应运算范围，提高了测量的准确度；

18、3.进一步地，本申请通过测试子电路实现老化与测量的切换，保证了测量是在老化过程中进行的，确保了测试的合理性与精确性。

技术特征：

1.一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：包括电源电路、控制电路和测试子电路，控制电路与测试子电路连接，电源电路用于对测试电路提供电源，控制电路用于给测试子电路提供控制信号，接收测量结果，测试子电路用于根据控制电路的脉冲应力对宽带半导体施加应力，根据控制信号对宽带半导体进行老化或测量，将测量结果传输给控制电路，包括二个输出端，第一输出端用于连接宽带半导体的输入端，根据第一控制信号施加脉冲应力到宽带半导体的输入端，第二输出端用于连接宽带半导体的控制端和输出端，根据第二控制信号进行老化或测量。

2.根据权利要求1所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：测试子电路包括驱动电路、测量电路和开关电路，驱动电路、测量电路和开关电路分别与控制电路连接，测量电路和开关电路连接，驱动电路的输出用于连接宽带半导体的输入端，开关电路的一端连接测量电路，另一端用于连接宽带半导体的控制端和输出端。

3.根据权利要求2所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：驱动电路包括半桥电路，半桥电路的输出用于连接宽带半导体的输入端，半桥电路的二个功率管的控制端分别连接控制电路，用于根据控制信号控制半桥电路的输出。

4.根据权利要求2所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：开关电路包括二个控制开关，二个控制开关的控制端分别连接控制电路，用于根据控制信号控制二个控制开关的打开或闭合，第一控制开关的一端连接测量电路正端，另一端连接测试子电路的第二输出端，第二控制开关的一端连接测量电路负端，另一端连接测试子电路的第二输出端。

5.根据权利要求2所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：测量电路包括第一运算电路和至少一个电阻开关组合，各电阻开关组合包括一个电阻与一个控制开关的串联，电阻开关组合中的控制开关控制端连接控制电路，所有电阻开关组合的一端连接在一起接地，另一端连接在一起，接第一运算电路的输入，对测量数据进行运算，得到测量结果。

6.根据权利要求2所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：还包括电流检测电路，其输入连接在测量电路与驱动电路之间，输出连接到控制电路，用于检测宽带半导体是否老化，控制电路在检测到待测宽带半导体已老化时，切断对待测宽带半导体的供电。

7.根据权利要求6所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路，其特征在于：电流检测电路包括检测电阻和第二运算电路，检测电阻串联在测量电路地与驱动电路地之间，第二运算电路的输入端分别连接检测电阻的两端，其输出连接到控制电路，用于对流过检测电阻电流进行运算，将检测结果传输给控制电路。

8.一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试方法，其特征在于：将宽带半导体的栅极与源极连接在一起，在宽带半导体的漏源极之间施加脉冲应力，在断开栅极与测量电路的连接、接通源极与地之间的连接时，对待测宽带半导体进行老化，在接通栅极与测量电路的连接、断开源极与地之间的连接时，测量待测宽带半导体漏源极漏电流。

9.根据权利要求8所述针对宽带半导体的动态高温反偏测试方法，其特征在于：测量电路采用多个测量电阻进行测量，在进行测量时，分别对各测量电阻上的测量值进行检测，判断各测量值是否符合测量要求，若有一个测量值符合测量要求，则以此测量值为测量数据进行运算，若无测量值符合测量要求，则认为待测宽带半导体已经老化。

10.一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试设备，其特征在于：包括电源电路、控制电路、至少一个测试子电路、切换电路，各测试子电路与控制电路连接，切换电路连接在各测试子电路与控制电路之间，用于切换各测试子电路与控制电路的连接，测试子电路用于对一个待测宽带半导体进行测试，控制电路控制切换电路，用于同时或分时读取各测试子电路的测量结果。

技术总结
本发明涉及一种针对宽带半导体的动态高温反偏测试电路和方法，测试电路电源电路、控制电路和测试子电路，控制电路与测试子电路连接，电源电路用于对测试电路提供电源，控制电路用于给测试子电路提供控制信号，接收测量结果，测试子电路用于根据控制电路的脉冲应力对宽带半导体施加应力，根据控制信号对宽带半导体进行老化或测量，将测量结果传输给控制电路，包括二个输出端，第一输出端用于连接宽带半导体的输入端，根据第一控制信号施加脉冲应力到宽带半导体的输入端，第二输出端用于连接宽带半导体的控制端和输出端，根据第二控制信号进行老化或测量，在老化过程中进行测量，实现了对宽带半导体各种工况的模拟，提高了测试准确性和测量精度。

技术研发人员：谭秋阳,杨书豪,徐怀海,毛赛君
受保护的技术使用者：忱芯科技（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11