一種功率器件的失效測試電路和失效測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種功率器件的測試電路和測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種功率半導(dǎo)體器件，絕緣柵雙極型晶體管IGBT是一種可通過外部信號控制自身開通和關(guān)斷的器件。所以在大功率電氣、電力、電子領(lǐng)域，IGBT可以在電路中起開關(guān)作用。通過特定的配置，IGBT電路可以達(dá)到改變電流方向的作用。
[0003]與日常生活中所使用的普通電器開關(guān)相比，IGBT具有無觸點(diǎn)、開通關(guān)斷速度快、通流能力大以及耐受電壓高的特點(diǎn)。無觸點(diǎn)可以使使得IGBT在開關(guān)過程中沒有電火花和機(jī)械振動產(chǎn)生。IGBT的開關(guān)頻率可以從數(shù)千赫茲到數(shù)兆赫茲，這遠(yuǎn)非普通電器開關(guān)可比；IGBT的通流能力可以到數(shù)千安培，耐受電壓可以達(dá)到數(shù)千伏，這樣也就可以保證IGBT在電力系統(tǒng)、高壓變頻等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]IGBT在自身流過大電流時(shí)，會因本身的通態(tài)阻抗而發(fā)熱。當(dāng)IGBT開通、關(guān)斷時(shí)，由于高電壓和大電流會有瞬時(shí)的重疊，因此也會產(chǎn)生熱量。如果不能將熱量有效散出，那么IGBT的溫度就會逐漸上升，從而導(dǎo)致IGBT的溫度超過極限溫度而發(fā)生失效。IGBT的短路安全工作區(qū)和反偏安全工作區(qū)測就是將IGBT置于高壓大電流的工作狀態(tài)下，以測試其在惡劣的電路環(huán)境下工作的能力。然而現(xiàn)有的這些測試方法都是破壞性測試，一旦IGBT失效，芯片也將在測試過程中被燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種功率器件的失效測試電路，所述失效測試電路包括:
[0006]第一開關(guān)，其與被測器件串聯(lián)，并與所述被測器件共同構(gòu)成第一導(dǎo)電支路；
[0007]第二開關(guān)，其與所述第一導(dǎo)電支路并聯(lián)；
[0008]控制器，其與所述第一開關(guān)和第二開關(guān)連接，用于根據(jù)檢測到的被測器件的狀態(tài)信號閉合所述第一開關(guān)并斷開第二開關(guān)，或斷開所述第一開關(guān)并閉合第二開關(guān)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述失效測試電路還包括第一負(fù)載電感和第一二極管，其中，所述第一負(fù)載電感連接在電源正極與所述第一導(dǎo)電支路之間，所述第一二極管與所述第一負(fù)載電感并聯(lián)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述失效測試電路還包括第二負(fù)載電感和第二二極管，其中，所述第二負(fù)載電感連接在電源正極與所述第一導(dǎo)電支路之間，所述第二二極管反向連接在電源正負(fù)極之間。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器根據(jù)所述狀態(tài)信號判斷所述被測器件是否失效，如果被測器件失效，則斷開所述第一開關(guān)并閉合第二開關(guān)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器將所述狀態(tài)信號與預(yù)設(shè)信號閾值進(jìn)行匹配，如果匹配，則判斷所述被測器件失效，否則判斷所述被測器件沒有失效。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述狀態(tài)信號包括被測器件兩端的電壓和/或流過被測器件的電流。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述失效測試電路還包括:
[0015]電壓變化率檢測單元，其與所述被測器件連接，用于檢測所述被測器件兩端電壓的變化率；和/或，
[0016]電流變化率檢測單元，其與所述被測器件連接，用于檢測流過所述被測器件的電流的變化率。
[0017]本發(fā)明還提供了一種功率器件的失效測試方法，所述失效測試方法包括:
[0018]導(dǎo)通第一導(dǎo)電支路或?qū)ê髷嚅_所述第一導(dǎo)電支路，所述第一導(dǎo)電支路包括串聯(lián)的被測器件和第一開關(guān)，檢測所述被測器件的狀態(tài)信號；
[0019]根據(jù)所述狀態(tài)信號判斷所述被測器件是否失效，并根據(jù)判斷結(jié)果閉合所述第一開關(guān)并斷開第二開關(guān)，或斷開所述第一開關(guān)并閉合第二開關(guān)，所述第二開關(guān)與所述第一導(dǎo)電支路并聯(lián)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述狀態(tài)信號包括以下所列項(xiàng)中的任一項(xiàng)或幾項(xiàng):
[0021]被測器件兩端的電壓、被測器件兩端的電壓變化率、流過被測器件的電流、流過被測器件的電流變化率。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果被測器件失效，則斷開所述第一開關(guān)并閉合第二開關(guān)。
[0023]現(xiàn)有的功率器件測試電路對被測器件時(shí)，被測功率器件都會承受高壓大電流。一旦被測器件失效，測試過程就不可逆且無法迅速有效中斷，電容器或電感會繼續(xù)通過被測器件放電，將被測芯片完全燒毀，破壞失效芯片的失效信息。而本發(fā)明所提供的測試電路通過實(shí)時(shí)監(jiān)測被測器件的狀態(tài)來判斷被測器件是否發(fā)生失效。當(dāng)被測器件失效時(shí)，測試電路能夠及時(shí)地開啟旁路以對電流進(jìn)行疏導(dǎo)，從而避免被測器件在失效之后進(jìn)一步遭受大電流的沖擊。這樣也就有效保護(hù)失效后的被測器件，保證了被測器件的失效信息不被損壞，為被測器件的失效研宄提供了重要信息。
[0024]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹:
[0026]圖1是現(xiàn)有的IGBT短路安全工作區(qū)測試電路的原理圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的IGBT短路安全工作測試電路的原理圖；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的短路安全工作區(qū)測試IGBT失效時(shí)芯片兩端的電壓及電流變化示意圖；
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的短路安全工作區(qū)測試IGBT未失效時(shí)芯片兩端的電壓及電流變化示意圖；
[0030]圖5是現(xiàn)有的VDMOS雪崩能量測試電路的原理圖；
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的VDMOS雪崩能量測試電路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0033]同時(shí)，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明實(shí)施例的徹底理解。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細(xì)節(jié)或者所描述的特定方式來實(shí)施。
[0034]實(shí)施例一:
[0035]圖1示出了現(xiàn)有的IGBT短路安全工作區(qū)測試電路的原理圖。
[0036]如圖1所示，現(xiàn)有的IGBT短路安全工作區(qū)測試電路包括電容器Cl、寄生電感L1、二極管Dl和D2、負(fù)載電感L2、控制器Vg以及串聯(lián)在控制器Vg與IGBT柵極之間的電阻Rl。
[0037]在測試的過程中，控制器Vg發(fā)出控制信號使得被測器件DUT (即待測IGBT)導(dǎo)通。由于電容Cl就存儲有極高的能量，其上下極板之間存在大電壓，因此電容器Cl將通過寄生電感L1、負(fù)載電感L2和IGBT DUT放電，并在放電回路中形成大電流。
[0038]如果IGBT的性能可靠，那么它就可以在一段時(shí)間內(nèi)承受住高電壓和大電流；而如果IGBT存在缺陷，那么其就會在該測試過過程中失效。而IGBT的這種失效一般是不可逆的，它會使得IGBT失去承受電壓的能力，從而使得放電回路中的電流陡然增大。放電回路中陡然增大的電流很可能會使得IGBT損壞甚至燒毀。
[0039]從而上述描述中可以看出，利用現(xiàn)有的IGBT測試電路對被測器件進(jìn)行測試時(shí)，被測器件會承受高電壓和大電流。而一旦被測器件失效，那么測試過程將不可逆，從而損壞被測器件。
[0040]此外，IGBT的反偏安全工作區(qū)測試電路與IGBT的短路安全工作區(qū)測試電路的結(jié)構(gòu)相同，其主要區(qū)別在于負(fù)載電感L2的取值大小不同。一般的，短路安全工作區(qū)的負(fù)載電感感值較小，而反偏安全工作區(qū)的電感感值較大。利用現(xiàn)有的IGBT的反偏安全工作區(qū)測試電路對IGBT進(jìn)行測試時(shí)，也會損壞被測器件。
[0041]針對現(xiàn)有的IGBT測試電路的缺陷，本實(shí)施例提供了一種新的IGB