功率器件动态电阻的测试电路及测试方法与流程

本发明涉及集成电路设计，特别是涉及一种功率器件动态电阻的测试电路及测试方法。

背景技术：

1、作为第三代半导体器件的重要代表，氮化镓(gan)功率器件凭借优异的材料性能，在高频、高效、高功率密度的电力电子变换领域具有十分广阔的应用前景和市场机遇。然而，受器件表面陷阱及缓冲层陷阱的影响，目前主流的gan功率器件仍然面临着高压开关过程中的动态电阻退化问題，这为基于gan功率器件的变换器设计和损耗估算带来了不确定性。因此，对gan功率器件在高频开关应用中的动态电阻性能表征，成为了近年来学术界和产业界广泛关注和研究的热点。

2、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功率器件动态电阻的测试电路及测试方法，用于解决现有技术中无法测试氮化镓功率器件动态电阻的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种功率器件动态电阻的测试电路，所述测试电路包括：

3、待测器件、取样器件、第一电阻、第二电阻及测量模块；

4、所述待测器件的控制端接收控制信号，所述待测器件的第一端连接所述取样器件的第一端，所述待测器件的第二端连接参考地；

5、所述取样器件的控制端接收所述控制信号，所述取样器件的第二端经由所述第一电阻连接参考地并作为电压测点；

6、所述第二电阻的第一端连接所述待测器件的第一端及所述取样器件的第一端，所述第二电阻的第二端接收高压信号并作为电流测点；

7、所述测量模块于所述电压测点处测得电压值并于所述电流测点处测得电流值，以基于所述电压值和所述电流值计算得到所述待测器件的动态电阻。

8、可选地，所述测试电路还包括第三电阻，连接于所述待测器件的控制端和第二端之间。

9、可选地，所述测试电路还包括延时模块，连接于所述控制信号和所述取样器件的控制端之间，用于对所述控制信号进行延迟处理。

10、可选地，所述延时模块包括第四电阻及第一二极管，所述第四电阻的第一端接收所述控制信号，所述第四电阻的第二端连接所述取样器件的控制端，所述第一二极管的阴极端连接所述第四电阻的第一端，所述第一二极管的阳极端连接所述第四电阻的第二端。

11、可选地，所述测试电路还包括吸收模块，连接所述待测器件的第一端，用于吸收所述待测器件第一端的尖峰电压。

12、可选地，所述吸收模块包括第二二极管、第五电阻、第六电阻、第一电容及第二电容，所述第二二极管的阳极端连接所述待测器件的第一端，所述第二二极管的阴极端依次经由所述第五电阻及所述第一电容连接参考地，所述第六电阻和所述第二电容分别并联于所述第五电阻的两端。

13、可选地，所述测试电路还包括控制模块，用于提供所述控制信号；其中，所述控制模块包括信号发生器、第七电阻、第一三极管及第二三极管，所述信号发生器输出的驱动信号经由所述第七电阻连接所述第一三极管的基极及所述第二三极管的基极，所述第一三极管的集电极接收第一低压信号，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极并输出所述控制信号，所述第二三极管的集电极接收第二低压信号；或者，所述控制模块还包括第八电阻，串联于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间，此时，所述控制信号由所述第八电阻与所述第二三极管的连接节点输出。

14、可选地，所述测试电路还包括低压模块，用于提供所述第一低压信号和所述第二低压信号；其中，所述低压模块包括三通道直流电压源、第三电容及第四电容，所述三通道直流电压源的第一通道端连接所述第三电容的第一端并作为第一低压输出端，所述三通道直流电压源的第二通道端连接所述第三电容的第二端及所述第四电容的第一端并连接参考地，所述三通道直流电压源的第三通道端连接所述第四电容的第二端并作为第二低压输出端。

15、可选地，所述测试电路还包括高压模块，用于提供所述高压信号；其中，所述高压模块包括两通道高压直流源及第五电容，所述两通道高压直流源的第一通道端连接所述第五电容的第一端并作为高压输出端，所述两通道高压直流源的第二通道端连接所述第五电容的第二端并连接参考地。

16、可选地，当所述测试电路还包括吸收模块且所述吸收模块包括第二二极管、第五电阻、第六电阻、第一电容及第二电容时，使用所述第一电容替代所述第五电容。

17、可选地，所述待测器件与所述取样器件的器件类型相同，包括常闭耗尽型氮化镓器件、增强型氮化镓器件或超结mos器件；所述第一电阻的阻值与所述待测器件的内阻值之比大于或等于200，所述第一电阻的阻值与所述取样器件的内阻值之比大于或等于100，所述第二电阻采用电阻并联形式实现。

18、本发明还提供一种基于上述测试电路实现的测试方法，所述测试方法包括：

19、将所述待测器件调温至预设温度中；

20、通过所述测量模块于电压测点处测得电压值并于电流测点处测得电流值，以基于所述电压值与所述电流值的比值计算得到所述待测器件的动态电阻。

21、可选地，所述测试方法还包括：调节所述预设温度，并在不同预设温度下对所述待测器件的动态电阻进行测试的步骤。

22、如上所述，本发明的功率器件动态电阻的测试电路及测试方法，能够对常闭耗尽型氮化镓器件、增强型氮化镓器件、超结mos器件等功率器件的动态电阻进行测试，并且，电路简单、易搭建，测试灵活方便、准确度高。

技术特征：

1.一种功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路包括：

2.根据权利要求1所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括第三电阻，连接于所述待测器件的控制端和第二端之间。

3.根据权利要求1所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括延时模块，连接于所述控制信号和所述取样器件的控制端之间，用于对所述控制信号进行延迟处理。

4.根据权利要求3所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述延时模块包括第四电阻及第一二极管，所述第四电阻的第一端接收所述控制信号，所述第四电阻的第二端连接所述取样器件的控制端，所述第一二极管的阴极端连接所述第四电阻的第一端，所述第一二极管的阳极端连接所述第四电阻的第二端。

5.根据权利要求1所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括吸收模块，连接所述待测器件的第一端，用于吸收所述待测器件第一端的尖峰电压。

6.根据权利要求5所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述吸收模块包括第二二极管、第五电阻、第六电阻、第一电容及第二电容，所述第二二极管的阳极端连接所述待测器件的第一端，所述第二二极管的阴极端依次经由所述第五电阻及所述第一电容连接参考地，所述第六电阻和所述第二电容分别并联于所述第五电阻的两端。

7.根据权利要求1所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括控制模块，用于提供所述控制信号；其中，所述控制模块包括信号发生器、第七电阻、第一三极管及第二三极管，所述信号发生器输出的驱动信号经由所述第七电阻连接所述第一三极管的基极及所述第二三极管的基极，所述第一三极管的集电极接收第一低压信号，所述第一三极管的发射极连接所述第二三极管的发射极并输出所述控制信号，所述第二三极管的集电极接收第二低压信号；或者，所述控制模块还包括第八电阻，串联于所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的发射极之间，此时，所述控制信号由所述第八电阻与所述第二三极管的连接节点输出。

8.根据权利要求7所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括低压模块，用于提供所述第一低压信号和所述第二低压信号；其中，所述低压模块包括三通道直流电压源、第三电容及第四电容，所述三通道直流电压源的第一通道端连接所述第三电容的第一端并作为第一低压输出端，所述三通道直流电压源的第二通道端连接所述第三电容的第二端及所述第四电容的第一端并连接参考地，所述三通道直流电压源的第三通道端连接所述第四电容的第二端并作为第二低压输出端。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述测试电路还包括高压模块，用于提供所述高压信号；其中，所述高压模块包括两通道高压直流源及第五电容，所述两通道高压直流源的第一通道端连接所述第五电容的第一端并作为高压输出端，所述两通道高压直流源的第二通道端连接所述第五电容的第二端并连接参考地。

10.根据权利要求9所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，当所述测试电路还包括吸收模块且所述吸收模块包括第二二极管、第五电阻、第六电阻、第一电容及第二电容时，使用所述第一电容替代所述第五电容。

11.根据权利要求1所述的功率器件动态电阻的测试电路，其特征在于，所述待测器件与所述取样器件的器件类型相同，包括常闭耗尽型氮化镓器件、增强型氮化镓器件或超结mos器件；所述第一电阻的阻值与所述待测器件的内阻值之比大于或等于200，所述第一电阻的阻值与所述取样器件的内阻值之比大于或等于100，所述第二电阻采用电阻并联形式实现。

12.一种基于权利要求1～11任意一项所述测试电路实现的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括：

13.根据权利要求12所述的测试方法，其特征在于，所述测试方法还包括：调节所述预设温度，并在不同预设温度下对所述待测器件的动态电阻进行测试的步骤。

技术总结本发明提供一种功率器件动态电阻的测试电路及测试方法，其中，测试电路包括：待测器件，控制端接收控制信号，第一端连接取样器件的第一端，第二端连接参考地；取样器件，控制端接收控制信号，第二端经由第一电阻连接参考地并作为电压测点；第二电阻，第一端连接待测器件的第一端及取样器件的第一端，第二端接收高压信号并作为电流测点；测量模块，于电压测点处测得电压值并于电流测点处测得电流值，以基于电压值和电流值计算得到待测器件的动态电阻。通过本发明提供的功率器件动态电阻的测试电路及测试方法，解决了现有技术中无法测试氮化镓功率器件动态电阻的问题。技术研发人员：李凯,雷嘉成受保护的技术使用者：上海新微半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6