利用吉時利高功率系統數字源表?源測量單元（SMU）儀器對功率半導體器件進行測試

概述

電子控制與電子功率轉換在各行業(如發電、工業馬達驅動與控制、運輸及IT)發展迅速，正推動著功率半導體器件設計與測試的增長。為了證明技術改進，必須對新器件與現有器件能力進行對比。非硅半導體材料的使用需要采用新工藝，而且，為了可持續發展，這些新工藝必須能夠交付已知的結果，并具有高產量。隨著新器件設計的發展，必須對諸多器件進行更長周期的可靠性測試。因此，測試工程師必須找到具有高精度、可擴展和高費效比的測試設備。

功率模塊設計工程師——分布式功率半導體器件用戶——正致力于半導體器件測試工作。為了開發DC-DC轉換器、逆變器、LED控制器、電池管理芯片以及諸多其他器件，他們在設計中采用分立半導體器件。為了實現更高的電源效率，他們必須對來自供應商的器件進行質量檢驗，確保其符合應用環境的要求，并預測器件對功率模塊效率的影響，最后驗證最終產品的性能。

吉時利源測量單元（SMU）儀器，可為器件測試工程師及功率模塊設計工程師提供測量所需的工具。不論他們對曲線跟蹤儀、半導體參數分析儀或示波器是否熟悉，都能簡單而迅速地得到精確的結果。本應用筆記介紹了某些最常見的測試、相關挑戰以及吉時利源測量單元（SMU）儀器怎樣簡化測量流程，特別是與吉時利參數曲線跟蹤儀配置進行集成時。

功率器件特性分析背景

開關電源是電源管理產品中使用的常見電子電路。在最簡單的開關電源（圖1）中，其主要組成包括半導體（如功率MOSFET）、二極管和一些無源元件（包括電感和電容）。許多開關電源還包括變壓器，用于實現輸入和輸出之間的電子隔離。半導體開關和二極管以受控的占空比輪流導通和關斷，生成期望的輸出電壓。

圖1某開關電源示意圖

在對電源效率進行評估時，理解開關損耗（在器件改變開關狀態的短暫時間內出現的能量損耗）和導通損耗（當器件處于開啟或關閉狀態時出現的能量損耗）非常重要?；诩獣r利源測量單元（SMU）儀器的解決方案，可以幫助測試工程師對影響傳輸損耗的器件參數進行評估。

半導體器件常常用于電路保護。例如，某些晶閘管器件用作過壓保護。為了實現這一目標，這類器件必須在適當的預期電壓或電流觸發，必須經受預期電壓，必須以最小的電流消耗在電路中發揮作用。為了證明這些器件合格，必須使用高功率儀器。

本文重點是對靜態功率器件參數進行特性分析。這些參數可以分為兩類：一類在器件處于導通狀態時決定其性能，另一類在器件處于關斷狀態時決定其性能。表1給出吉時利源測量單元（SMU）儀器支持的幾種功率半導體器件常見的導通狀態和關斷狀態參數。吉時利ACS基本版本軟件可對測試系統中所有源測量單元（SMU）儀器配置和數據采集進行管理，從而簡化測試配置。與通用啟動軟件不同，ACS基本版本軟件是為半導體器件特性分析而專門設計的，它包括測試知識庫；用戶可以致力于測試和器件參數而非源測量單元（SMU）儀器配置。利用PCT配置中包含的ACS基本版本軟件，可得到本應用筆記中包括的測試結果。

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