原標題：【技術大咖測試筆記系列】之十：在當今高壓半導體器件上執(zhí)行擊穿電壓和漏流測量

在當今的電力電子領域，高壓半導體器件如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率器件正逐漸變得更加實用。這些器件雖然性能卓越，但也帶來了諸多挑戰(zhàn)，包括柵極驅動要求等。因此，對高壓半導體器件進行準確的擊穿電壓和漏流測量顯得尤為重要。

二、高壓半導體器件的特性與挑戰(zhàn)

1. 碳化硅（SiC）器件

• 柵極電壓（Vgs）要求高：SiC器件在負偏置電壓時會關閉，因此需要較高的柵極電壓。

• 物理特性：由于寬帶隙（WBG）特性，機身二極管壓降較高，對空轉時間和打開/關閉跳變的控制要求更嚴格。

2. 氮化鎵（GaN）器件

• 閾值電壓（Vth）低：與SiC相比，GaN的閾值電壓要低得多，因此需要嚴格的柵極驅動設計。

• 性能優(yōu)越：盡管存在挑戰(zhàn)，但GaN器件在高頻和高效率應用中表現(xiàn)出色。

三、擊穿電壓測量

1. 測量原理

• 擊穿電壓測量是通過向被測器件施加一個不斷提高的反向電壓，直到達到一定的測試電流，表明器件被擊穿。

• 典型的測量設備包括源測量單元（SMU）儀器，如Keithley 2470高壓源表SourceMeter? SMU儀器。

2. 測量步驟

• 連接設備：將SMU儀器連接到被測器件的負極上，應用反向電壓。

• 安全措施：使用安全三同軸電纜和正確接地的安全配線箱，確保操作人員安全。

• 測量過程：逐步提高反向電壓，直至達到擊穿點，記錄此時的電壓值。

3. 注意事項

• 在判斷擊穿電壓時，一般會在遠高出被測器件預計額定值的水平上進行測量，以保證被測器件強健可靠。

• 使用具有足夠高電壓源功能的SMU儀器，如Keithley 2470（擁有1100 V源功能），可以測試當今的SiC和GaN器件及未來器件設計。

四、漏流測量

1. 測量意義

• 漏流測量表明了半導體接近理想開關的程度。

• 在測量器件的可靠性時，漏流測量用來表明器件劣化，預測器件的使用壽命。

2. 測量設備

• SMU儀器（如Keithley 2470）提供了精密弱電測量功能，測量分辨率最低可達10 fA。

3. 測量步驟

• 連接設備：將SMU儀器連接到被測器件上，準備進行漏流測量。

• 測量過程：在特定條件下測量通過器件的漏電流，并記錄數(shù)據(jù)。

4. 注意事項

• 在測量<1 μA電流時，為了防止不想要的測量誤差，可以使用三同軸電纜和靜電屏蔽裝置。

• 靜電屏蔽裝置是一種金屬配線箱，放在電路和任何暴露的連接周圍，以防止靜電干擾。

五、安全注意事項

1. 高壓安全

• 由于這些器件涉及超過200 V的高壓，因此確保人身安全、防止觸電非常關鍵。

• 使用額定值達到系統(tǒng)最大電壓的電纜和連接器。

2. 操作安全

• 在處理通電元件上的高壓時，一直戴上正確的安全手套。

• 確保測試夾具正確接地，并使用安全互鎖功能，以防止在測試過程中意外接觸高壓。

六、結論

通過對高壓半導體器件進行擊穿電壓和漏流測量，可以幫助器件設計人員迅速確定器件是否正確制造，并確定其能否有效地用于目標應用中。同時，準確的測量對于提高器件的可靠性和延長使用壽命也具有重要意義。在測量過程中，必須嚴格遵守安全操作規(guī)程，確保人身安全和設備安全。