从半导体器件的特性来看目前可靠性测试方法的不足(精)

从半导体器件的特性来看目前可靠性测试方法的不足摘要：功率半导体器件如MOS管、IGBT在开关电源当中是最关键的器件，半

导体器件的特性与环境温度有非常密切的关系，在使用和设计时一定要注意，

同时产品的可靠性测试也一定要考虑器件的这种特性，设计合理的测试方法。

关键词：MOS管、IGBT

1功率半导体器件的温度特性

目前，我们最常用的功率半导体器件是MOS管和IGBT两种开关管，而对于GTO、GTR 等开关器件使用的比较少，对于MOS管和IBGT来说，器件参数与温度有很大的关系，温度是影响器件的可靠性的最关键的因素，这两种器件的参数与温度的关系如下：

1.驱动电压Vgs的范围：一般来说，MOS管和IGBT的Vgs的范围为±20V，极限范

围或瞬态的情况下可以达到±30V，如果驱动电压超过这个范围，就可能会损坏。

这个范围是随着温度的升高而下降的。

2.Rds，Rds是MOS管导通时的导通电阻，MOS管的Rds是随温度的而升高的，一

般的器件资料中给出的Rds值是25℃结温条件下的指标。

3.Id，对于MOS管和IGBT来讲，资料上的参数一般均为25℃结温条件下的最大电

流能力，另外对于IGBT来讲，在使用时，不但要注意使用的环境温度，还要注意

使用的频率，频率越高，IGBT的Id能力越小，对于目前所说的超快速的IGBT来

说，在频率50KHZ以下使用时基本上可以不考虑频率的降额，频率再高，就要考

虑频率降额，有的资料上介绍可以工作的最高频率可以到150KHZ，其实到了

150KHZ的频率，其Id能力基本上已经降低到了0A。

4.Vce，资料上的参数一般给出的是25℃结温条件下的额定耐压，有的厂家给出的指

标是结温100℃时的指标，使用时一定要注意，该指标是随着温度的升高而降低的。

上述的4个参数是功率半导体器件使用中需要特别注意的。

2可靠性测试内容的不足

目前在我们整流器可靠性测试方面，设置了许多瞬态的测试内容，大致如下：

1.输入电压冲击，

2.输出负载冲击，

3.瞬间短路

这3个实验目前的测试环境是常温环境下，主要考核整流器对冲击的适应能力以及保护的响应速度和环路的响应速度。而实际上3个冲击实验对整流器的最大影响是冲击的瞬间会造成功率器件如开关管、整流管的电压应力和电流应力的增大，因此，考虑到功率器件的温度特性，3个实验的实验条件和实验环境应加强，才能真正反映实际运行过程中的可靠性指标。

3实验改进

实验改进主要从下面两个方面考虑

1.这3个实验的实验环境温度应是整流器设计的能够承受的最高环境温度下。

2.实验的负载条件是最大输出。

3.在实验之前，应让整流器在最大输出功率和最低输入电压条件下，在上述的温度条

件下工作两个小时，使温度达到平衡后再进行冲击实验。