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功率器件的电特性测试
功率器件，主要包括二极管、晶体管以及场效应晶体管（FET），是现代电子设备中不可或缺的重要组成部分。其中，场效应晶体管（如MOSFET）由于其独特的平面技术和电压控制特性，成为了功率器件测试和理解的典型代表。
MOSFET具有三个关键电极：栅极（GATE）、漏极（DRAIN）和源极（SOURCE）。其工作原理基于栅源极间电压对漏源极间电流的控制，使得MOSFET成为电压控制型器件，具有极高的直流输入阻抗。
本文对以上进行详细介绍，分述如下：
MOSFET产品的静态参数测试列表
动态参数测试
结电容测试及双脉冲测试
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MOSFET产品的静态参数测试
为了全面评估MOSFET的性能，需要对其进行一系列静态参数测试。以下是关键测试项目及对应的测试电路原理图：
BVDSS（漏源反向击穿电压）：
测试方法：将栅极与源极短接，然后测量漏极与源极之间的击穿电压。
VGS(TH)（栅极夹断电压）：
测试方法：将栅极与漏极短接，并在栅极施加正电压进行测试。
IGSS（栅源漏电流）：
测试方法：将漏极与源极短接，在栅极施加正电压，并测量栅源之间的漏电流。
IDSS（漏源漏电流）：
测试方法：将栅极与源极短接，在漏极施加正电压，并测量漏源之间的漏电流。
RDS(ON)（漏源导通电阻）：
测试目的：用于显示MOS管在工作状态时的耗散功率。
MOSFET静态电特性不良分析
当MOSFET的静态电特性测试结果不符合预期时，需要进行不良分析。以下是分析方法和步骤：
确认不良类型：使用测试机或示波器对MOSFET进行测试，确定具体的不良类型和条目;
一般推测：结合测量电路的知识，对不良原因进行初步推测。推测可能涉及内互联问题、芯片制造缺陷等;
无损伤透视分析：如果推测是与内互联有关的问题，采用X-射线、超声扫描等方法进行无损伤的透视分析;
芯片观察：如果推测是与芯片有关的问题（如裂纹等），则采用化学或物理的方法剥除塑封料，并使用显微镜对芯片进行观察。必要时，可采用电镜方式进行进一步观察;
芯片结构剖析;涉及芯片制造缺陷时，可采用热点成像观察或聚焦离子束（FIB）等方式进行芯片结构剖析，以找出问题点。
在半导体器件的失效分析及可靠性测试一文包括更具体的测试方法、分析步骤以及解决方案等。
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动态参数测试
在功率器件的测试中，动态参数测试同样至关重要，它涉及到器件在实际工作中的性能表现。以下是关于动态参数测试的详细分析：
击穿特性
击穿特性是衡量功率器件性能的重要指标之一。以AlGaN/GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）为例，其击穿电压测试能够反映器件在放大区的最大输出功率及可靠性。
器件在放大区的最大输出功率与击穿电压、最大输出电流及膝点电压等参数密切相关。通过提高击穿电压，可以增大最大输出功率，进而提升器件的可靠性。
击穿电压测试方法：采用三端测试法进行测试。通过定义击穿电流（如1mA/mm或50mA/mm），可以测得器件的击穿电压。在阈值电压为-6V时，若定义击穿电流为1mA/mm，则击穿电压为50V；若定义击穿电流为50mA/mm，则击穿电压为140V。此时，器件可能处于软击穿或硬击穿状态。
热阻
热阻是衡量功率器件散热性能的重要指标。它涉及到芯片热阻、烧结热阻和管壳热阻等多个方面。
热阻定义与测量方法：热阻定义为器件结温与管壳温度的差异与输入功率之比。
结-壳热阻测试：以功率VDMOS为例，其热阻测试需要建立在结温、壳温、输入功率三者的基础上。
输入功率可通过直流电源在源极和漏极之间施加电压的方式获得。壳温可通过热电偶进行测量。而结温则无法直接测量，但可以通过利用功率VDMOS器件漏极和源极之间的二极管正向压降的热敏特性进行间接计算。
温度系数的获取：为了准确测量结温，需要获取二极管的温度系数。这可以通过将功率VDMOS器件放置到油锅中，并利用热电偶测量油温来实现。通过改变油温，可以得到不同结温下对应的二极管正向压降值，从而计算出温度系数。
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结电容测试及双脉冲测试
结电容测试
结电容测试是评估功率MOSFET（如SiC MOSFET）寄生电容特性的重要手段。以下是结电容测试的关键点：
寄生电容：SiC MOSFET含有三个寄生电容，包括栅漏电容Cgd、栅源电容Cgs和漏源电容Cds。
测试设备：测试通常选用高精度设备，如Agilent B1505A等。在测试频率f=1MHz时，检测电容对测量的高频呈现短路状态，电感用于消除直流电源对测试信号的影响。
测试电路：测试电路应确保能够准确测量寄生电容随VDS的变化。当VDS在0~300V范围内变化时，SiC MOSFET寄生电容的变化幅度较大；而当VDS>300V时，寄生电容随VDS基本无变化。
测试条件：测试条件应满足一定的数学关系式，以确保测试的准确性和可靠性。这些关系式通常涉及小信号共发射级输入导纳和输出导纳等参数。
双脉冲测试
双脉冲测试是一种用于评估功率器件（如GaN功率器件）动态特性的有效方法。以下是双脉冲测试的关键点：
测试电路：双脉冲测试电路主要由功率器件、直流电源、电感以及所测功率器件的驱动电路组成。电感用于储存能量并平衡功率器件等效二极管的反向恢复电流。
测试原理：在双脉冲测试电路中，通过控制信号发出一个宽脉冲和一个窄脉冲来使功率器件在两个脉冲期间开通关断两次。通过测量和分析这两个脉冲期间的电压和电流波形来评估功率器件的动态特性。
波形分析：在宽脉冲期间，功率器件导通后其两端压降降低为导通压降；而在窄脉冲期间，可以研究分析功率器件在有一定负载的情况下的导通情况以及等效二极管的电流转换能力。
结电容测试和双脉冲测试都是评估功率MOSFET等功率器件动态特性的重要手段。这些测试方法各有特点且相互补充，能够全面反映功率器件的性能和特性。
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