半导体器件测试原理以及方法
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PN结压降 呈现负温度系数，体压降，接触压降呈 现正温度系数
当Tj升高，I较小时，PN结压降起主要作用，∴高 温压降比常温小；
I大时，体压降、接触压降起主导作用，高温压降 比常温大。
因此我们可以看到伏安特性随结温而变化，并且 总有一个交点。
2021/3/4
9
断态和反向峰值电流IDRM 、IRRM
2021/3/4
2021/3/4
4
概述
电力半导体器件是由整流二极管（ZP）， 反向阻断三极晶闸管（KP），快速整流 二极管（ZK），快速晶闸管（KK），非 对称晶闸管（KF），逆导（KN），双向 （KS），可关断（GTO/IGCT）等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2021/3/4
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应用
1. 整流 —— 把交流电变成直流电 2. 逆变 —— 把直流电变成交流电 3. 变频 —— 把一种频率的交流电变成另一种频
• 2. 测试工作人员上岗前必须进行专门培 训，取得上岗证后方能进行独立操作。
• 3. 测试工作人员进入工作岗位必须穿戴 好防护用品。
• 4．测试人员应注意防止高温烫伤，并做 好高温标识。
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• 5. 测试加高压前，工作人员必须对各种安全联锁装置 进行检查，以确保它们处于有效的工作状态。
电力半导体器件 的测试安全及
原理和方法
2021/3/4
1
测试安全注意事项
• 高压测试设备在运行过程中会产生 高温高电压，因此操作不当或者防 护不当，会影响工作人员的安全。 为了测试安全运行、保障操作人员 的人身安全，必须严格遵守安全规 定。
2021/3/4
2
• 1. 测试工作人员要具有强烈的事业心和 工作责任感，严格执行操作规程。
10
断态和反向峰值电流IDRM 、IRRM
实用电路
【反断向态重和复反峰向值不电重流复I峰DR值M、电I压RRM（原V理DS电M，路V等RS均M）相与似断，态差和异 是： 脉冲重复频率：单次脉冲，或发热效应可以忽略 的低重复频率 】
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220V电源经全波可控整流器BR加压在自耦调压器TB原边（只要KP 导通），付边输出电压加在高压变压器B的原边，于是B付边输出 高压，此时波形仍是交流全波。我们利用整流管正向导通反向阻 断特性，正向串入D1，反向串入D2，使a点得到正弦半波电压， 调节TB就可调节此电压峰值，按定义这波形符合VDRM测试要求， 此电压峰值由D3与电容C组成的峰值保持电路在电容C上就变成 等于电压峰值的直流电压，由表头VP显示。当被试元件二端加上 VDRM时，电阻R1上的电压就反映了流过元件的漏电流，测出R1上 的电压峰值也就测出IDRM，同时将X接示波器X端，Y接Y端，我们 就可看到其断态伏安特性①。断开接触器J1，闭合J2，a点电压就 加 伏在安被特试性晶如闸左管图负②端。，线路此采时用测的得是的转为折V保RR护M值，和当相元应件的一旦IR转RM折，其， 漏电流急剧增加，此时脉冲变压器MB原边会产生一电压，付边也 会感应出一电压，此电压使整流桥BR的KP的门阴极短路，KP元 件恢复阻断，220V电源断开，付边高压消失，从而保护了被试元 件。其动作时间为10 ms。
• 6. 各种系统联锁和安全联锁装置是为了保障测试能安 全可靠运行及工作人员的人身安全的，不得随意改动 或短路。
• 7．测试时严禁进入标有“高压止步”警示的区域。
• 8. 测试运行时，发现异常，应立刻停机，通知维修人 员进行检查、维修。
• 9．非测试工作人员因工作需要进入测试楼，必须遵守 本安全规程，并服从工作人员的指挥，不得触动设备 上的任何按键和开关，以免发生意外。
• 电流脉宽在1 ~ 10 ms范围选择，以使被测器件完全 开通和防止超过器件额定di/dt值。
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通态伏安特性（ITM ~ VTM）
差异仅是通态峰值电流至额定通态平均电流值的4、5倍以上； 通常我们给出的是Tjm下的，下面给出25℃和Tjm二条伏安特性。 我们知道元件的压降由三部分组成：
20
断态电压临界上升率 （电压上升法）
当S合上，恒流源就以一恒定直流向电容C充电，电容两端电压就以直
线上升，形成线性的dv/dt，改变充电电流和电容就改变dv/dt值，即
dvc/dt = I/C。二极管D和可调直流电源UD组成电压限幅电路，当电容 电压充至 > UD时，电容电压就通过D向UD放电，即保持电容电压不 变，增加dv/dt值至电压波形突然下降，未降前的dv/dt即为所测值。
示波器观察。
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（门极控制）开通时间（tgt）
调节可调交流电源G，电源电压经D1，R1向C充电，充至测试条件规定值，
在充电电源为负时，触发脉冲触发被试元件，C上电压通过R2，L， DUT放电，产生振荡或非振荡波形。被试元件开通元件二端管压降下降。
观察RS（标准门极电流的无感电阻器）二端波形就是观察门极触发电流 波形，从而可测得td和trr。
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tgt是在规定的阳极电压、通态电流和门极条件下， 由门极脉冲上升沿的10%算起到晶闸管正向阳极电 压下降至最高电压的10%所经历的时间间隔。
率的交流电或把一种固定频率的交流电变成可 以连续变化的交流电。例如交流电机用的变频 器。 4. 交流开关 —— 接通或切断交流电路 5. 直流开关 —— 接通或切断直流电路
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测试原理及方法
通态电压测试原理图
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电路原理
• 当K合上，交流220V就加在TB原边，调节TB，变压 器B付边二极管D1，R1向电容C充电，待C充至一定 电压时，触发K1，被试元件，电容C经K1，电感L， 被试元件，分流器FL放电。输出一近似正弦的电流波 形 ， 从 FL 可 测 得 ITM ， 从 被 试 元 件 可 测 得 VTM 。 调 节 TB，使ITM恰好等于被测元件所需电流值，记录下VTM 值，该值就是要测的值。
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IGT、VGT
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测试条件
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IGD、VGD
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IGD、VGD测试
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IH维持电流
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IH维持电流测试
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IL擎住电流
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IL擎住电流测试
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当Tj升高，I较小时，PN结压降起主要作用，∴高 温压降比常温小；
I大时，体压降、接触压降起主导作用，高温压降 比常温大。
因此我们可以看到伏安特性随结温而变化，并且 总有一个交点。
2021/3/4
9
断态和反向峰值电流IDRM 、IRRM
2021/3/4
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4
概述
电力半导体器件是由整流二极管（ZP）， 反向阻断三极晶闸管（KP），快速整流 二极管（ZK），快速晶闸管（KK），非 对称晶闸管（KF），逆导（KN），双向 （KS），可关断（GTO/IGCT）等组成。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2021/3/4
5
应用
1. 整流 —— 把交流电变成直流电 2. 逆变 —— 把直流电变成交流电 3. 变频 —— 把一种频率的交流电变成另一种频
• 2. 测试工作人员上岗前必须进行专门培 训，取得上岗证后方能进行独立操作。
• 3. 测试工作人员进入工作岗位必须穿戴 好防护用品。
• 4．测试人员应注意防止高温烫伤，并做 好高温标识。
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• 5. 测试加高压前，工作人员必须对各种安全联锁装置 进行检查，以确保它们处于有效的工作状态。
电力半导体器件 的测试安全及
原理和方法
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1
测试安全注意事项
• 高压测试设备在运行过程中会产生 高温高电压，因此操作不当或者防 护不当，会影响工作人员的安全。 为了测试安全运行、保障操作人员 的人身安全，必须严格遵守安全规 定。
2021/3/4
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• 1. 测试工作人员要具有强烈的事业心和 工作责任感，严格执行操作规程。
10
断态和反向峰值电流IDRM 、IRRM
实用电路
【反断向态重和复反峰向值不电重流复I峰DR值M、电I压RRM（原V理DS电M，路V等RS均M）相与似断，态差和异 是： 脉冲重复频率：单次脉冲，或发热效应可以忽略 的低重复频率 】
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220V电源经全波可控整流器BR加压在自耦调压器TB原边（只要KP 导通），付边输出电压加在高压变压器B的原边，于是B付边输出 高压，此时波形仍是交流全波。我们利用整流管正向导通反向阻 断特性，正向串入D1，反向串入D2，使a点得到正弦半波电压， 调节TB就可调节此电压峰值，按定义这波形符合VDRM测试要求， 此电压峰值由D3与电容C组成的峰值保持电路在电容C上就变成 等于电压峰值的直流电压，由表头VP显示。当被试元件二端加上 VDRM时，电阻R1上的电压就反映了流过元件的漏电流，测出R1上 的电压峰值也就测出IDRM，同时将X接示波器X端，Y接Y端，我们 就可看到其断态伏安特性①。断开接触器J1，闭合J2，a点电压就 加 伏在安被特试性晶如闸左管图负②端。，线路此采时用测的得是的转为折V保RR护M值，和当相元应件的一旦IR转RM折，其， 漏电流急剧增加，此时脉冲变压器MB原边会产生一电压，付边也 会感应出一电压，此电压使整流桥BR的KP的门阴极短路，KP元 件恢复阻断，220V电源断开，付边高压消失，从而保护了被试元 件。其动作时间为10 ms。
• 6. 各种系统联锁和安全联锁装置是为了保障测试能安 全可靠运行及工作人员的人身安全的，不得随意改动 或短路。
• 7．测试时严禁进入标有“高压止步”警示的区域。
• 8. 测试运行时，发现异常，应立刻停机，通知维修人 员进行检查、维修。
• 9．非测试工作人员因工作需要进入测试楼，必须遵守 本安全规程，并服从工作人员的指挥，不得触动设备 上的任何按键和开关，以免发生意外。
• 电流脉宽在1 ~ 10 ms范围选择，以使被测器件完全 开通和防止超过器件额定di/dt值。
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通态伏安特性（ITM ~ VTM）
差异仅是通态峰值电流至额定通态平均电流值的4、5倍以上； 通常我们给出的是Tjm下的，下面给出25℃和Tjm二条伏安特性。 我们知道元件的压降由三部分组成：
20
断态电压临界上升率 （电压上升法）
当S合上，恒流源就以一恒定直流向电容C充电，电容两端电压就以直
线上升，形成线性的dv/dt，改变充电电流和电容就改变dv/dt值，即
dvc/dt = I/C。二极管D和可调直流电源UD组成电压限幅电路，当电容 电压充至 > UD时，电容电压就通过D向UD放电，即保持电容电压不 变，增加dv/dt值至电压波形突然下降，未降前的dv/dt即为所测值。
示波器观察。
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21
（门极控制）开通时间（tgt）
调节可调交流电源G，电源电压经D1，R1向C充电，充至测试条件规定值，
在充电电源为负时，触发脉冲触发被试元件，C上电压通过R2，L， DUT放电，产生振荡或非振荡波形。被试元件开通元件二端管压降下降。
观察RS（标准门极电流的无感电阻器）二端波形就是观察门极触发电流 波形，从而可测得td和trr。
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22
tgt是在规定的阳极电压、通态电流和门极条件下， 由门极脉冲上升沿的10%算起到晶闸管正向阳极电 压下降至最高电压的10%所经历的时间间隔。
率的交流电或把一种固定频率的交流电变成可 以连续变化的交流电。例如交流电机用的变频 器。 4. 交流开关 —— 接通或切断交流电路 5. 直流开关 —— 接通或切断直流电路
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测试原理及方法
通态电压测试原理图
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电路原理
• 当K合上，交流220V就加在TB原边，调节TB，变压 器B付边二极管D1，R1向电容C充电，待C充至一定 电压时，触发K1，被试元件，电容C经K1，电感L， 被试元件，分流器FL放电。输出一近似正弦的电流波 形 ， 从 FL 可 测 得 ITM ， 从 被 试 元 件 可 测 得 VTM 。 调 节 TB，使ITM恰好等于被测元件所需电流值，记录下VTM 值，该值就是要测的值。
2021/3/4
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IGT、VGT
2021/3/4
13
测试条件
2021/3/4
14
IGD、VGD
2021/3/4
15
IGD、VGD测试
2021/3/4
16
IH维持电流
2021/3/4
17
IH维持电流测试
2021/3/4
18
IL擎住电流
2021/3/4
19
IL擎住电流测试
2021/3/4