一種場效應晶體管tsp參數(shù)的提取方法
【專利摘要】本發(fā)明一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，步驟如下，1)將待測場效應晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫箱的箱體內；2)高溫箱設置初始溫度為25℃，到達設定溫度后保持溫度直至待測場效應晶體管的結溫與高溫箱內溫度達到平衡；3)通過電壓測量單元測試待測場效應晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結溫和反向擊穿電壓的數(shù)據；4)在25℃～125℃的范圍內，在若干設定溫度下，分別重復步驟2)和步驟3)，對應得到若干組結溫和反向擊穿電壓的數(shù)據；5)將所有的反向擊穿電壓轉化為歸一化數(shù)值BVR(nor)，然后將結溫和對應的歸一化數(shù)值進行擬合得到一次線性方程，得到的場效應晶體管TSP參數(shù)。
【專利說明】-種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及到場效應晶體管的測試實驗，具體為一種場效應晶體管溫度敏感因子 提取方法。

【背景技術】
[0002] TSP參數(shù)是指器件結溫（Tj)與其某一電參數(shù)間的影響因子，又稱作溫度敏感因 子。目前，場效應晶體管TSP參數(shù)普遍依據結構中體二極管管壓降（VF)與Tj之間的關系 提取，但由于VF值在結溫較寬范圍內變化也較小，比如Trench結構場效應晶體管25°C下， 10mA電流下測試時，VF值約0. 6V，當Tj上升至125°C時，VF約0. 45V，Tj在100°C的變化范 圍內VF只變化了 0. 15V，如要依據VF與Tj間的關系提取TSP參數(shù)，電壓測量單元精度要求 非常高，甚至需考慮噪聲，回路阻抗等影響因素，測量成本高，提取精度低；所以VF值的測 量單元，在業(yè)界普遍采用高精度集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)與溫度測量單元也需通過軟件控制實現(xiàn)， 結構復雜，成本較高；而且適用范圍小，無法對新材料的SIC，GAN場效應晶體管進行測量。


【發(fā)明內容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種結構精巧，操作簡單，無需軟件控制 的場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法。
[0004] 本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0005] -種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，包括如下步驟，
[0006] 1)將待測場效應晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫 箱的箱體內；
[0007] 2)高溫箱設置初始溫度為25°C，到達設定溫度后保持溫度直至待測場效應晶體 管的結溫與高溫箱內溫度達到平衡；
[0008] 3)通過電壓測量單元測試待測場效應晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結溫和 反向擊穿電壓的數(shù)據；
[0009] 4)在25°C?125°C的范圍內，在若干設定溫度下，分別重復步驟2)和步驟3)，對 應得到若干組結溫和反向擊穿電壓的數(shù)據；
[0010] 5)將所有的反向擊穿電壓轉化為歸一化數(shù)值BVR(nOT)，然后將結溫和對應的歸一化 數(shù)值進行擬合得到一次線性方程T」=K*BVR(nOT)+offset，其中，T」為待測場效應晶體管的結 溫，offset為T」截距，得到的K即為場效應晶體管TSP參數(shù)。
[0011] 優(yōu)選的，步驟2)中，達到設定溫度后保持溫度5?lOmin。
[0012] 優(yōu)選的，步驟4)中，設定溫度的取值以5°C步進的方式進行。
[0013] 優(yōu)選的，步驟5)中，在Excel或Original軟件中輸入Tj和BVR(nOT)數(shù)據，繪制成曲 線，并用軟件自帶的擬合功能，擬合出L與BVR (nOT) -次線性關系式。
[0014] 優(yōu)選的，電壓測量單元采用功率器件測試儀STI5000C或功率器件測試儀Agilent B1505A。
[0015] 優(yōu)選的，高溫箱采用VTL7006程控溫度箱或WGD501高低溫試驗箱。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：
[0017] 本發(fā)明利用在場效應晶體管反向擊穿電壓與結溫之間發(fā)現(xiàn)的線性關系，從而通過 反向擊穿電壓歸一化數(shù)值BVR (nor)與結溫（Tj)之間的關系提取TSP參數(shù)，并且當Τ」變化 時，反擊穿電壓的變化幅度較大，因此電壓測量單元無需較高的精度，甚至用戶可自建測試 電路實現(xiàn)；提取過程中僅利用電壓測量單元和高溫箱，溫度控制和電壓測量完全是物理連 接，結構簡單，測試過程無需軟件控制，成本極低；同時能夠適用于目前所有結構工藝的場 效應晶體管，甚至包括新型材料SIC，GAN場效應晶體管，適應范圍廣。
[0018] 進一步的，通過對溫度保持時間的設定，不僅能夠滿足溫度平衡的要求，同時也能 夠節(jié)約測試時間，提高測試效率。
[0019] 進一步的，以等溫度步進的方式進行結溫和反向電壓的測試，并且通過現(xiàn)有軟件 對數(shù)據進行處理，能夠提高測試的精度，簡化了溫度控制的操作，保證了測試和計算精度。
[0020] 進一步的，通過對電壓測量單元和高溫箱具體型號的限定，能夠更好的滿足測試 的要求，以及廣泛的適應性和實驗的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實例中所述的擬合曲線的結果示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而 不是限定。
[0023] 本發(fā)明一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，包括如下步驟，
[0024] 1)將待測場效應晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫 箱的箱體內。
[0025] 2)高溫箱設置初始溫度為25°C，到達設定溫度后保持溫度直至待測場效應晶體 管的結溫與高溫箱內溫度達到平衡；本優(yōu)選實例中，達到設定溫度后保持溫度5?lOmin， 則能夠到達溫度平衡。
[0026] 3)通過電壓測量單元測試待測場效應晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結溫和反 向擊穿電壓的數(shù)據。
[0027] 4)在25°C?125°C的范圍內，在若干設定溫度下，分別重復步驟2)和步驟3)，對 應得到若干組結溫和反向擊穿電壓的數(shù)據；本優(yōu)選實例中，設定溫度的取值以5°C步進的 方式進行，也就是25、30、35~120、125°C。
[0028] 5)將所有的反向擊穿電壓轉化為歸一化數(shù)值BVR(nOT)，然后將結溫和對應的歸一化 數(shù)值進行擬合得到一次線性方程T」=K*BVR (nOT)+offset，其中，T」為待測場效應晶體管的結 溫，offset為Τ」截距，即BVR(nOT)為零時，Τ」取值，為擬合公式中的偏置參量，無實際意義； 得到的K即為場效應晶體管TSP參數(shù)。本優(yōu)選實例中，以在Excel或Original軟件中輸入 Τ」和BVR(nOT)數(shù)據，繪制成曲線為例，并用軟件自帶的擬合功能，擬合出Tj與BVR(nOT) -次線 性關系式。
[0029] 其中，電壓測量單元采用業(yè)界常見的功率器件測試儀，如STI5000C，Agilent B1505A等，均采用快速脈沖測試法，具有測試精度高，測試電壓范圍廣，測試過程中不會導 致Tj變化等特點。高溫箱采用VTL7006程控溫度箱或國產WGD501高低溫試驗箱，均具有 溫度均勻性好，控溫精準等特點。
[0030] 本發(fā)明依據場效應晶體管反向擊穿電壓歸一化數(shù)值BVR(nor)與結溫（Tj)之間 的關系提取TSP參數(shù)。本發(fā)明實現(xiàn)時，硬件主要包括可控的高溫箱，電壓測量單元兩部分， 可控高溫箱通過獨立調節(jié)提供25°C到125°C測試壞境溫度，待測產品放置在可控高溫箱體 內，在該溫度點下等待合適時間，待可控高溫箱體內溫度與待測產品結溫Tj溫度達到平衡 后，電壓測量單元測試其反向擊穿電壓BVDSS，在設定的結溫Τ」范圍內測出多點反向擊穿電 壓BVDSS后，將其轉化為歸一化數(shù)值BVR (nOT)，用Excel或Original等數(shù)據處理軟件擬合成 一次線性方程T」=K*BVR(nOT)+offset，其中K即為所求TSP參數(shù)。
[0031] 利用本發(fā)明進行提取時，具體為，首先將待測場效應晶體管與電壓測量單元采用 開爾文方式連接，待測器件放入可控高溫箱體內，開啟可控高溫箱，設置初始溫度為25°c， 等箱體內溫度指示到達25°C后保持10分鐘，使箱體內溫度與待測器件結溫（Tj)達到平 衡，也就是設定溫度與待測器件結溫相等；此時電壓測量單元執(zhí)行反向擊穿電壓BVDSS測 試，測試電流為10mA，獲取BVDSS (Τ」=25°C )結果，再次設置高溫箱溫度到30°C，同法獲取 BVDSS(Tj = 30°C )數(shù)據，之后按照5°C步進，測試對應T」時的BVDSS直到125°C，共測得21 組T」，BVDSS數(shù)據，取25°C時的BVDSS為基準值，其他溫度點BVDSS與之做歸一化計算，得到 各溫度點歸一化BVR (nOT)值，在Excel或Original軟件中輸入T」，BVR(nOT)數(shù)據，繪制成曲線， 并用軟件曲線函數(shù)擬合功能擬合出Τ』與BVR (nOT)線性關系式Tj = K*BVR(nOT)+〇ffset，其中 κ即為所求TSP參數(shù)。
[0032] 如表1所示，其為反向擊穿電壓為600V的Trench工藝的場效應晶體管采用本發(fā) 明所述方法實際測得的T」，BVDSS，BVR (nOT)結果，圖1為根據測試數(shù)據繪制的曲線以及擬合 出的線性關系式y(tǒng) = 856X-831. 2,其擬合度為0· 993,表現(xiàn)較好，關系式中y代表Τ」，X代表 BVR(nOT)，TSP為856°C /V(nor)，其代表意義為該場效應晶體管反向擊穿電壓歸一化BVR(nOT) 值每變化單位' 1 '其結溫L將相應變化856°C，為了進一步驗證該方法的準確性，將各溫度 點的BVR(nOT)值帶入線性關系式Τ」=856BVR (nOT)-831. 2計算其對應T」，結果見表1最后一行 數(shù)字，可以看出擬合Τ」與實際Τ」溫度非常接近，如實際Τ」為80°C時，擬合Τ」為79. 7°C ;符 合提取測量的要求。并且，當Τ」變化KKTC時，反向擊穿電壓變化至少40V，所以電壓測量 單元無需較高精度，甚至用戶可自建測試電路實現(xiàn)，此外與溫度測量單元的連接完全為物 理連接，無需軟件控制，整個系統(tǒng)結構簡單，成本較低。
[0033] 表一：
[0034]

【權利要求】
1. 一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，包括如下步驟， 1) 將待測場效應晶體管與電壓測量單元采用開爾文方式連接，待測器件放入高溫箱的 箱體內； 2) 高溫箱設置初始溫度為25°C，到達設定溫度后保持溫度直至待測場效應晶體管的 結溫與高溫箱內溫度達到平衡； 3) 通過電壓測量單元測試待測場效應晶體管的反向擊穿電壓，得到一組結溫和反向擊 穿電壓的數(shù)據； 4) 在25°C?125°C的范圍內，在若干設定溫度下，分別重復步驟2)和步驟3)，對應得 到若干組結溫和反向擊穿電壓的數(shù)據； 5) 將所有的反向擊穿電壓轉化為歸一化數(shù)值BVR(nOT)，然后將結溫和對應的歸一化數(shù)值 進行擬合得到一次線性方程T」=K*BVR (nOT)+offset，其中，T」為待測場效應晶體管的結溫， offset為T」截距，得到的K即為場效應晶體管TSP參數(shù)。
2. 根據權利要求1所述的一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，步驟 2)中，達到設定溫度后保持溫度5?lOmin。
3. 根據權利要求1所述的一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，步驟 4) 中，設定溫度的取值以5°C步進的方式進行。
4. 根據權利要求1所述的一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，步驟 5) 中，在Excel或Original軟件中輸入Τ」和BVR(nOT)數(shù)據，繪制成曲線，并用軟件自帶的擬 合功能，擬合出Tj與BVR (nOT) -次線性關系式。
5. 根據權利要求1所述的一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，所述的 電壓測量單元采用功率器件測試儀STI5000C或功率器件測試儀Agilent B1505A。
6. 根據權利要求1所述的一種場效應晶體管TSP參數(shù)的提取方法，其特征在于，所述的 高溫箱采用VTL7006程控溫度箱或WGD501高低溫試驗箱。
【文檔編號】G01R31/26GK104142463SQ201410338570
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】羅景濤 申請人:西安芯派電子科技有限公司