【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置及方法。
技术介绍
1、随着半导体技术的发展，功率场效应晶体管的应用越来越广泛，由于功率场效应晶体管的制备材料的特性，导致功率场效应晶体管的良品率较低，需要进行严格的测试工作，保证产品的合格可靠；由于功率场效应晶体管工作电压较高，测试功率场效应晶体管的动态特性尤为重要；现有的测试过程中，对功率场效应晶体管施加不同的漏极电压，会生成不同的动态导通电阻和动态输出电压，对这些数据的采集和分析不够，使得对待测功率场效应晶体管的动态稳定性问题研究的不够全面，影响到功率场效应晶体管的测试质量。
2、申请号为202210362114.5的文件提供了一种宽禁带功率半导体场效应晶体管动态特性测量装置及方法，其装置包括动态特性测量电路模块以及数据采集模块；其中，所述动态特性测量电路模块用于向待测器件施加电压应力，进行动态特性测量；所述数据采集模块用于采集待测器件的电学参数；所述动态特性测量电路模块包括控制信号输出电路、电压应力施加电路以及钳位电路；其中，所述控制信号输出电路用于生成驱动信号控制所述电压应力施加电路的工作状态；所述电压应力施加电路用于对待测器件施加栅极电压应力以及漏极电压应力；所述钳位电路用于供所述数据采集模块采样待测器件的漏极与源极之间的导通电压降，获取待测器件的动态导通电阻。该方案对不同的漏极电压应力对于动态导通电阻和动态阈值电压的影响，没有提出技术方案，也没有对待测功率场效应晶体管的动态稳定性问题提出解决方案。
3、因此，有必要提供
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置及方法，通过对待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量的测量和间接计算电参量的获取，可获得不同的漏极电压应力对于动态导通电阻和动态阈值电压的影响数据，有助于分析和监测待测功率场效应晶体管的动态稳定性。
2、本专利技术提供了一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，包括：参量测量模块和参量采集模块；参量测量模块包括驱动控制电路、加压控制电路和测量实施电路；驱动控制电路连接加压控制电路；加压控制电路连接测量实施电路；测量实施电路连接参量采集模块；驱动控制电路用于生成控制加压控制电路的驱动信号；加压控制电路用于对待测功率场效应晶体管施加电压应力；测量实施电路用于测量获得待测功率场效应晶体管的直接测量电参量；参量采集模块用于采样获取待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量，并根据直接测量采样电参量计算获得间接计算电参量。
3、进一步地，驱动控制电路为现场可编程门阵列；驱动控制电路包括输出引脚a、输出引脚b和输出引脚d。
4、进一步地，加压控制电路包括高压电源vi n、输入电容c1、负载电感l1、负载电阻r1、续流二极管d1、开关晶体管q1、保护电阻r3、待测功率场效应晶体管q3、开关晶体管q2和电流检测电阻r2；输入电容c1的一端连接高压电源vi n的正极，输入电容c1的另一端连接高压电源vi n的负极；负载电感l1的一端连接输入电容c1的一端，负载电感l1的另一端连接负载电阻r1的一端；负载电阻r1的另一端分别连接开关晶体管q1的漏极和续流二极管d1的阳极；续流二极管d1的阴极连接输入电容c1的一端；开关晶体管q1的源极分别连接待测功率场效应晶体管q3的漏极和保护电阻r3的一端；保护电阻r3的另一端连接开关晶体管q2的漏极；开关晶体管q2的源极分别连接电流检测电阻r2的另一端和待测功率场效应晶体管q3的源极，待测功率场效应晶体管q3的源极接地连接；电流检测电阻r2的一端连接高压电源vi n的负极。
5、进一步地，输出引脚a连接开关晶体管q1的栅极，控制开关晶体管q1的通断；输出引脚b连接待测功率场效应晶体管q3的栅极，控制待测功率场效应晶体管q3的通断；输出引脚d连接开关晶体管q2的栅极，控制开关晶体管q2的通断。
6、进一步地，测量实施电路包括待测功率场效应晶体管q4、低压电源vcc和电容c2；待测功率场效应晶体管q4与待测功率场效应晶体管q3的型号相同；待测功率场效应晶体管q4的漏极连接待测功率场效应晶体管q3的漏极；待测功率场效应晶体管q4的源极连接电容c2的一端；电容c2的另一端分别连接待测功率场效应晶体管q3的源极和低压电源vcc的负极；低压电源vcc的正极连接待测功率场效应晶体管q4的栅极。
7、进一步地，直接测量电参量包括：流经电流检测电阻r2的电流i2、电容c2两端的电压v2；
8、间接计算电参量包括：待测功率场效应晶体管q3的动态导通电阻ron、待测功率场效应晶体管q4的沟道电流im、待测功率场效应晶体管q4的动态阈值电压vth；动态导通电阻ron根据公式ron＝v2/i2计算获得；沟道电流im根据公式im＝cm*dv2/dt计算获得；其中，dt是时间的微分，dv2是电压v2的微分,dv2/dt是电压v2对时间t的导数,cm为电容c2的电容值；动态阈值电压vth根据待测功率场效应晶体管q4的伏安特性曲线图获得；伏安特性曲线图的横坐标为v2、纵轴坐标为im。
9、进一步地，参量采集模块包括示波器，示波器用于利用探头采样获得待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量。
10、一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征方法，根据功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置实现的测量方法，通过以下步骤获得待测功率场效应晶体管的直接测量电参量和间接计算电参量：
11、s1：参量测量模块中的驱动控制电路生成驱动信号，并将驱动信号发送至加压控制电路；
12、s2：加压控制电路根据驱动信号，向待测功率场效应晶体管施加漏极电压应力；
13、s3：测量实施电路测量获得待测功率场效应晶体管的直接测量电参量；
14、s4：参量采集模块采样获取待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量，并根据直接测量采样电参量计算获得间接计算电参量。
15、进一步地，s3包括：获取流经电流检测电阻r2的电流i2、电容c2两端的电压v2；
16、s4包括：对流经电流检测电阻r2的电流i2、电容c2两端的电压v2进行采样，获得直接测量采样电参量；根据直接测量采样电参量，计算获取待测功率场效应晶体管q3的动态导通电阻ron、待测功率场效应晶体管q4的沟道电流im、待测功率场效应晶体管q4的动态阈值电压vth；动态导通电阻ron根据公式ron＝v2/i2计算获得；沟道电流im根据公式im＝cm*dv2/dt计算获得；其中，dt是时间的微分，dv2是电压v2的微分,dv2/dt是电压v2对时间t的导数,cm为电容c2的电容值；动态阈值电压vth根据待测功率场效应晶体管q4的伏安特性曲线图获得；伏安特性曲线图的横坐标为v2、纵轴坐标为im。
17、进一步地，还包括s5，根据待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量和间接计算电参量，生成多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，包括：参量测量模块和参量采集模块；参量测量模块包括驱动控制电路、加压控制电路和测量实施电路；驱动控制电路连接加压控制电路；加压控制电路连接测量实施电路；测量实施电路连接参量采集模块；驱动控制电路用于生成控制加压控制电路的驱动信号；加压控制电路用于对待测功率场效应晶体管施加电压应力；测量实施电路用于测量获得待测功率场效应晶体管的直接测量电参量；参量采集模块用于采样获取待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量，并根据直接测量采样电参量计算获得间接计算电参量。
2.根据权利要求1所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，驱动控制电路为现场可编程门阵列；驱动控制电路包括输出引脚A、输出引脚B和输出引脚D。
3.根据权利要求1所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，加压控制电路包括高压电源Vin、输入电容C1、负载电感L1、负载电阻R1、续流二极管D1、开关晶体管Q1、保护电阻R3、待测功率场效应晶体管Q3、开关晶体管Q2和电流检测电阻R2；输入电容C1的一端连接高
4.根据权利要求3所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，输出引脚A连接开关晶体管Q1的栅极，控制开关晶体管Q1的通断；输出引脚B连接待测功率场效应晶体管Q3的栅极，控制待测功率场效应晶体管Q3的通断；输出引脚D连接开关晶体管Q2的栅极，控制开关晶体管Q2的通断。
5.根据权利要求3所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，测量实施电路包括待测功率场效应晶体管Q4、低压电源Vcc和电容C2；待测功率场效应晶体管Q4与待测功率场效应晶体管Q3的型号相同；待测功率场效应晶体管Q4的漏极连接待测功率场效应晶体管Q3的漏极；待测功率场效应晶体管Q4的源极连接电容C2的一端；电容C2的另一端分别连接待测功率场效应晶体管Q3的源极和低压电源Vcc的负极；低压电源Vcc的正极连接待测功率场效应晶体管Q4的栅极。
6.根据权利要求5所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，直接测量电参量包括：流经电流检测电阻R2的电流I2、电容C2两端的电压V2；
7.根据权利要求1所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，参量采集模块包括示波器，示波器用于利用探头采样获得待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量。
8.一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征方法，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置实现的测量方法，通过以下步骤获得待测功率场效应晶体管的直接测量电参量和间接计算电参量：
9.根据权利要求8所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征方法，其特征在于，
10.根据权利要求8所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征方法，其特征在于，还包括S5，根据待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量和间接计算电参量，生成多参量数据集，并将多参量数据集用于对待测功率场效应晶体管的工作状态的监测和工作稳定性的分析，生成待测功率场效应晶体管动态特性多参量表征拓展信息；具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，包括：参量测量模块和参量采集模块；参量测量模块包括驱动控制电路、加压控制电路和测量实施电路；驱动控制电路连接加压控制电路；加压控制电路连接测量实施电路；测量实施电路连接参量采集模块；驱动控制电路用于生成控制加压控制电路的驱动信号；加压控制电路用于对待测功率场效应晶体管施加电压应力；测量实施电路用于测量获得待测功率场效应晶体管的直接测量电参量；参量采集模块用于采样获取待测功率场效应晶体管的直接测量采样电参量，并根据直接测量采样电参量计算获得间接计算电参量。
2.根据权利要求1所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，驱动控制电路为现场可编程门阵列；驱动控制电路包括输出引脚a、输出引脚b和输出引脚d。
3.根据权利要求1所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，加压控制电路包括高压电源vin、输入电容c1、负载电感l1、负载电阻r1、续流二极管d1、开关晶体管q1、保护电阻r3、待测功率场效应晶体管q3、开关晶体管q2和电流检测电阻r2；输入电容c1的一端连接高压电源vin的正极，输入电容c1的另一端连接高压电源vin的负极；负载电感l1的一端连接输入电容c1的一端，负载电感l1的另一端连接负载电阻r1的一端；负载电阻r1的另一端分别连接开关晶体管q1的漏极和续流二极管d1的阳极；续流二极管d1的阴极连接输入电容c1的一端；开关晶体管q1的源极分别连接待测功率场效应晶体管q3的漏极和保护电阻r3的一端；保护电阻r3的另一端连接开关晶体管q2的漏极；开关晶体管q2的源极分别连接电流检测电阻r2的另一端和待测功率场效应晶体管q3的源极，待测功率场效应晶体管q3的源极接地连接；电流检测电阻r2的一端连接高压电源vin的负极。
4.根据权利要求3所述的一种功率场效应晶体管动态特性多参量表征装置，其特征在于，输出引脚a连接开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，汪颖，赵智星，詹海峰，王自鑫，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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