一. 前言：

 現(xiàn)今Power MOSFET(金屬氧化物場效晶體管)及IGBT（絕緣柵型場效應晶體管）已成為大功率元件的主流，在市場上居于主導地位。由于科技進步，電力電子裝置對輕薄短小及高性能之要求 ,帶動MOSFET及IGBT的發(fā)展，尤其應用于電氣設備、光電、航天、鐵路、電力轉換....等領域，使半導體開發(fā)技術人員在市場需求下，對大功率元件的發(fā)展技術，持續(xù)在突破。

  半導體元件除了本身功能要良好之外，其各項參數(shù)能否達到電路上的要求，必須定期測量，否則產(chǎn)品的質量特性很難保證，尤其是較大的功率元件，因具有耗損性，易老化及效率降低，因不平衡導致燒毀，甚至在使用中會發(fā)生爆炸。所以對新產(chǎn)品及使用中的元件參數(shù)的篩選及檢查更為重要。

     半導體元件的每一個參數(shù)，依其極性的不同，都須要一個*的測量電路，我公司所設計生產(chǎn)的半導體元件自動測試系統(tǒng)，具有一組繼電器形成的矩陣電路，依每個參數(shù)的定義，形成千變萬化的電路，再依元件的出廠規(guī)格加上額定的電流或電壓后，在極短的時間內將所須要的數(shù)據(jù)量測出來，且有些參數(shù)從量測的數(shù)據(jù)經(jīng)快速運算即可得知其特性是否在規(guī)定范圍內。

二.大功率半導體元件在應用上常見的幾個問題

1. 什么是大功率半導體元件？其用途為何？
    凡是半導體元件如金屬氧化場效晶體管(MOSFET)、IGBT(INSULATED GATE B.TRANSISTOR)及TRIAC（可控硅）、SCR（晶閘管）、 GTO等各型閘流體與二極管(DI ODE)等，其工作電流與電壓乘積若大于1KW以上，均可屬于大功率的范圍。如下圖片所示。此類元件多用于車船，工廠的動力，光電及其他能源的轉換上。

2. 何謂半導體元件的參數(shù)？對元件使用上有何重要性？
    中大功率的元件僅在功能上的完好是不夠的，因其必須承受規(guī)格上的大電壓與電流，在某條件下，大承受度的數(shù)據(jù)便稱為此元件的參數(shù)。若元件的工作條件超過其參數(shù)數(shù)據(jù)，元件可能會立刻燒毀或造成性的損壞。

    
3. 大功率半導體器件為何有老化的問題

    任何產(chǎn)品都有設計使用壽命，同一種產(chǎn)品不同的使用環(huán)境和是否得到相應的維護，延長產(chǎn)品使用壽命和設備良好運行具有極為重要。功率元件由于經(jīng)常有大電流往復的沖擊，對半導體結構均具有一定的耗損性及破壞性，若其工作狀況又經(jīng)常在其安全工作區(qū)的邊緣，更會加速元件的老化程度，故元件老化，就如人的老化一樣是不可避免的問題。

4. 為何老化的元件必須盡早發(fā)現(xiàn)及盡早更換？

當功率元件老化時，元件的內阻在導通時必定會加大，因而使溫度升高，并使其效能降低。長期使用后若溫升過高時，會使元件在關閉時的漏電流急遽升高。(因漏電流是以溫度的二次方的曲線增加)，進而使半導體的接口產(chǎn)生大量崩潰，而將此元件*燒毀。當元件損毀時，會連帶將其驅動電路上的元件或與其并聯(lián)使用的功率元件一并損傷，所以，必須即早發(fā)現(xiàn)更換。

5. 如何檢測元件有老化的現(xiàn)象？

半導體元件有許多參數(shù)都很重要，有些參數(shù)如：放大倍率，觸發(fā)參數(shù)，閂扣，保持參數(shù)，崩潰電壓等，是提供給工程師在設計電路時的依據(jù)，在檢測元件是否有老化的現(xiàn)象時，僅須測量導通參數(shù)及漏電流二項即可。將量測的數(shù)據(jù)與其出廠規(guī)格相比較，就可判定元件的好壞或退化的百分比。

6. 欲測知元件老化，所須提供的測量范圍為何？

當大功率元件在作導通參數(shù)的測試時，電流必須大到其所能承受的正常工作值，同時，在作關閉參數(shù)的漏電流測試時，電壓也必須夠高，以仿真元件在真正工作狀態(tài)下的電流與電壓，如此其老化的程度才可顯現(xiàn)。當這兩個參數(shù)通過后，便表示元件基本上良好，再進一步作其他參數(shù)的測量，以分辨其中的優(yōu)劣。建議進行高溫測試，模擬器件使用工況，更為準確的判斷器件老化程度。

7. 如何執(zhí)行導通參數(shù)與漏電流的量測？

測試條件中待輸入的數(shù)字，必須依照元件生產(chǎn)廠所提供的規(guī)格來輸入，而測量結果，亦必須在其所規(guī)定的大限額內，否則，便為不良品。

8. 節(jié)省成本

三. 華科智源大功率IGBT模塊測試系統(tǒng)簡介

我公司所設計生產(chǎn)的半導體元件自動測試系統(tǒng)具備下列測試能力：
可單機獨立操作，測試范圍達5000V及16000A。
外接大電流擴展裝置，檢測范圍可擴展1600A。

外形尺寸和電源要求

主機尺寸(mm):     457 (18″) × 533 (21″) × 292 (11.5″)

重量(kg):         26 (57lbs)

電    源:         240VAC（-15）

50/60HZ    Fused 2A/1A

     華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀測試的IGBT參數(shù)包括：ICES（漏流）、BVCES（耐壓）、IGESF（正向門極漏流）、IGESR（反向門極漏流）、VGETH（門檻電壓／閾值）、VGEON（通態(tài)門極電壓）、VCESAT（飽和壓降）、ICON（通態(tài)集極漏流）、VF二極管壓降、等全直流參數(shù), 所有小電流指標保證1重復測試精度, 大電流指標保證2以內重復測試精度。

    華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBTc測試儀，可以仿真元件在真正工作狀態(tài)下的電流及電壓，并測量重要參數(shù)的數(shù)據(jù)，再與原出廠指標比較，由此來判定元件的好壞或退化的百分比。每個電流模塊，都具有獨立的供電系統(tǒng)，以便在測試時，提供內部電路及電池組充電之用； 可選購外部高壓模塊，執(zhí)行關閉狀態(tài)參數(shù)測試如：各項崩潰電壓與漏電流測量達5KV。

四.測試大功率元件應用范例說明？

    2011年，我們在地鐵運營公司前海車輛段大修車間，進行了實際的展示與操作，廠方提供了許多元件來測試，其中一部份由于損毀嚴重，在一開始的功能與元件判別過程，即被判出局，而未進入實質的參數(shù)量測，也有全新的IGBT，量測結果*合乎出廠規(guī)格.對其測試數(shù)據(jù)極為滿意，解決了特大功率器件因無法測試給機車在使用帶來的工作不穩(wěn)定、器件易燒壞、易爆炸等問題。用戶能對舊品元件作篩選，留下可用元件，確實掌握設備運轉的可靠度。

測試參數(shù)多且完整、應用領域更廣泛，但只要使用其基本的2項功能：開啟大電流壓降，關閉小電流的漏電流，就可知道大功半導體有沒有老化的現(xiàn)象。

· 可移動型儀器，使用方便，測試簡單快速，立即提供測試結果與數(shù)值。

· 適用的半導體元件種類多，尤其能測大功率元件。

· 用戶能確實掌握新采購元件的質量，避免用到瑕疵或仿冒品。

· *由計算機控制、快速精確的設定參數(shù)。

· 適用于實驗室和老化篩選的測試。

· 操作非常簡單、速度快。

· *計算機自動判斷、自動比對。

華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀,IGBT半導體器件測試系統(tǒng)的主要應用領域概括如下：

· 半導體元器件檢測中心應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可擴大檢測中心的檢測范圍、提高檢測效率，提升檢測水平，增加經(jīng)濟效益；

· 半導體元器件生產(chǎn)廠  應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可對半導體元器件生產(chǎn)線的成品進行全參數(shù)的測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的合格率；

· 電子電力產(chǎn)品生產(chǎn)、檢修廠應用本公司測試系統(tǒng)可對所應用到的半導體元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 航天、領域   應用本公司測試系統(tǒng)可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 、電子信息等領域應用本公司測試系統(tǒng)可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 機車、汽車、船舶控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 水力、電力控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性。

· 優(yōu)勢行業(yè)：電力設備、地鐵、鐵路動力車組和運用大功率半導體器件進行設計、制造的行業(yè)。

    華科智源HUSTEC-1200A-MT電參數(shù)測試儀可用于多種封裝形式的 IGBT測試，還可以測量大功率二極管 、IGBT模塊，大功率 IGBT、大功率雙極型晶體管等器件的V-I  特性測試 ， 廣泛應用于軌道交通，電動汽車 ，風力發(fā)電 ，變頻器， 焊機行業(yè)的  IGBT來料選型和失效分析。測試過程簡單，既可以在測試主機里設置參數(shù)直接測試，又可以通過軟件控制主機編程后進行自動測試。能夠通過電腦操作成IGBT 的靜態(tài)參數(shù)測試；具體如下：

ICES  集電極-發(fā)射極漏電流

IGESF 正向柵極漏電流  IGESR 反向柵極漏電流

BVCES 集電極-發(fā)射極擊穿電壓

VGETH 柵極-發(fā)射極閾值電壓

VCESAT 集電極-發(fā)射極飽和電壓

ICON 通態(tài)電極電流

VGEON 通態(tài)柵極電壓

VF 二極管正向導通壓降

整個測試過程自動完成，電腦軟件攜帶數(shù)據(jù)庫管理查詢功能，可生成測試曲線，方便操作使用。

 測試實例

 Vce-Ic特征曲線

Vgth-Vce特征曲線

測試界面

華科智源HUSTEC-1200A-MT電參數(shù)測試儀可用于多種封裝形式的 IGBT測試，還可以測量大功率二極管 、IGBT模塊，大功率 IGBT、大功率雙極型晶體管等器件的V-I  特性測試 ， 廣泛應用于軌道交通，電動汽車 ，風力發(fā)電 ，變頻器， 焊機行業(yè)的  IGBT來料選型和失效分析以及在線檢修.地鐵高鐵大修車間檢修用IGBT測試儀

 一. 前言：

 現(xiàn)今Power MOSFET(金屬氧化物場效晶體管)及IGBT（絕緣柵型場效應晶體管）已成為大功率元件的主流，在市場上居于主導地位。由于科技進步，電力電子裝置對輕薄短小及高性能之要求 ,帶動MOSFET及IGBT的發(fā)展，尤其應用于電氣設備、光電、航天、鐵路、電力轉換....等領域，使半導體開發(fā)技術人員在市場需求下，對大功率元件的發(fā)展技術，持續(xù)在突破。

  半導體元件除了本身功能要良好之外，其各項參數(shù)能否達到電路上的要求，必須定期測量，否則產(chǎn)品的質量特性很難保證，尤其是較大的功率元件，因具有耗損性，易老化及效率降低，因不平衡導致燒毀，甚至在使用中會發(fā)生爆炸。所以對新產(chǎn)品及使用中的元件參數(shù)的篩選及檢查更為重要。

     半導體元件的每一個參數(shù)，依其極性的不同，都須要一個*的測量電路，我公司所設計生產(chǎn)的半導體元件自動測試系統(tǒng)，具有一組繼電器形成的矩陣電路，依每個參數(shù)的定義，形成千變萬化的電路，再依元件的出廠規(guī)格加上額定的電流或電壓后，在極短的時間內將所須要的數(shù)據(jù)量測出來，且有些參數(shù)從量測的數(shù)據(jù)經(jīng)快速運算即可得知其特性是否在規(guī)定范圍內。

二.大功率半導體元件在應用上常見的幾個問題

1. 什么是大功率半導體元件？其用途為何？
    凡是半導體元件如金屬氧化場效晶體管(MOSFET)、IGBT(INSULATED GATE B.TRANSISTOR)及TRIAC（可控硅）、SCR（晶閘管）、 GTO等各型閘流體與二極管(DI ODE)等，其工作電流與電壓乘積若大于1KW以上，均可屬于大功率的范圍。如下圖片所示。此類元件多用于車船，工廠的動力，光電及其他能源的轉換上。

2. 何謂半導體元件的參數(shù)？對元件使用上有何重要性？
    中大功率的元件僅在功能上的完好是不夠的，因其必須承受規(guī)格上的大電壓與電流，在某條件下，大承受度的數(shù)據(jù)便稱為此元件的參數(shù)。若元件的工作條件超過其參數(shù)數(shù)據(jù)，元件可能會立刻燒毀或造成性的損壞。

    
3. 大功率半導體器件為何有老化的問題

    任何產(chǎn)品都有設計使用壽命，同一種產(chǎn)品不同的使用環(huán)境和是否得到相應的維護，延長產(chǎn)品使用壽命和設備良好運行具有極為重要。功率元件由于經(jīng)常有大電流往復的沖擊，對半導體結構均具有一定的耗損性及破壞性，若其工作狀況又經(jīng)常在其安全工作區(qū)的邊緣，更會加速元件的老化程度，故元件老化，就如人的老化一樣是不可避免的問題。

4. 為何老化的元件必須盡早發(fā)現(xiàn)及盡早更換？

當功率元件老化時，元件的內阻在導通時必定會加大，因而使溫度升高，并使其效能降低。長期使用后若溫升過高時，會使元件在關閉時的漏電流急遽升高。(因漏電流是以溫度的二次方的曲線增加)，進而使半導體的接口產(chǎn)生大量崩潰，而將此元件*燒毀。當元件損毀時，會連帶將其驅動電路上的元件或與其并聯(lián)使用的功率元件一并損傷，所以，必須即早發(fā)現(xiàn)更換。

5. 如何檢測元件有老化的現(xiàn)象？

半導體元件有許多參數(shù)都很重要，有些參數(shù)如：放大倍率，觸發(fā)參數(shù)，閂扣，保持參數(shù)，崩潰電壓等，是提供給工程師在設計電路時的依據(jù)，在檢測元件是否有老化的現(xiàn)象時，僅須測量導通參數(shù)及漏電流二項即可。將量測的數(shù)據(jù)與其出廠規(guī)格相比較，就可判定元件的好壞或退化的百分比。

6. 欲測知元件老化，所須提供的測量范圍為何？

當大功率元件在作導通參數(shù)的測試時，電流必須大到其所能承受的正常工作值，同時，在作關閉參數(shù)的漏電流測試時，電壓也必須夠高，以仿真元件在真正工作狀態(tài)下的電流與電壓，如此其老化的程度才可顯現(xiàn)。當這兩個參數(shù)通過后，便表示元件基本上良好，再進一步作其他參數(shù)的測量，以分辨其中的優(yōu)劣。建議進行高溫測試，模擬器件使用工況，更為準確的判斷器件老化程度。

7. 如何執(zhí)行導通參數(shù)與漏電流的量測？

測試條件中待輸入的數(shù)字，必須依照元件生產(chǎn)廠所提供的規(guī)格來輸入，而測量結果，亦必須在其所規(guī)定的大限額內，否則，便為不良品。

8. 節(jié)省成本

三. 華科智源大功率IGBT模塊測試系統(tǒng)簡介

我公司所設計生產(chǎn)的半導體元件自動測試系統(tǒng)具備下列測試能力：
可單機獨立操作，測試范圍達5000V及16000A。
外接大電流擴展裝置，檢測范圍可擴展1600A。

外形尺寸和電源要求

主機尺寸(mm):     457 (18″) × 533 (21″) × 292 (11.5″)

重量(kg):         26 (57lbs)

電    源:         240VAC（-15）

50/60HZ    Fused 2A/1A

     華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀測試的IGBT參數(shù)包括：ICES（漏流）、BVCES（耐壓）、IGESF（正向門極漏流）、IGESR（反向門極漏流）、VGETH（門檻電壓／閾值）、VGEON（通態(tài)門極電壓）、VCESAT（飽和壓降）、ICON（通態(tài)集極漏流）、VF二極管壓降、等全直流參數(shù), 所有小電流指標保證1重復測試精度, 大電流指標保證2以內重復測試精度。

    華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBTc測試儀，可以仿真元件在真正工作狀態(tài)下的電流及電壓，并測量重要參數(shù)的數(shù)據(jù)，再與原出廠指標比較，由此來判定元件的好壞或退化的百分比。每個電流模塊，都具有獨立的供電系統(tǒng)，以便在測試時，提供內部電路及電池組充電之用； 可選購外部高壓模塊，執(zhí)行關閉狀態(tài)參數(shù)測試如：各項崩潰電壓與漏電流測量達5KV。

四.測試大功率元件應用范例說明？

    2011年，我們在地鐵運營公司前海車輛段大修車間，進行了實際的展示與操作，廠方提供了許多元件來測試，其中一部份由于損毀嚴重，在一開始的功能與元件判別過程，即被判出局，而未進入實質的參數(shù)量測，也有全新的IGBT，量測結果*合乎出廠規(guī)格.對其測試數(shù)據(jù)極為滿意，解決了特大功率器件因無法測試給機車在使用帶來的工作不穩(wěn)定、器件易燒壞、易爆炸等問題。用戶能對舊品元件作篩選，留下可用元件，確實掌握設備運轉的可靠度。

測試參數(shù)多且完整、應用領域更廣泛，但只要使用其基本的2項功能：開啟大電流壓降，關閉小電流的漏電流，就可知道大功半導體有沒有老化的現(xiàn)象。

· 可移動型儀器，使用方便，測試簡單快速，立即提供測試結果與數(shù)值。

· 適用的半導體元件種類多，尤其能測大功率元件。

· 用戶能確實掌握新采購元件的質量，避免用到瑕疵或仿冒品。

· *由計算機控制、快速精確的設定參數(shù)。

· 適用于實驗室和老化篩選的測試。

· 操作非常簡單、速度快。

· *計算機自動判斷、自動比對。

華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀,IGBT半導體器件測試系統(tǒng)的主要應用領域概括如下：

· 半導體元器件檢測中心應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可擴大檢測中心的檢測范圍、提高檢測效率，提升檢測水平，增加經(jīng)濟效益；

· 半導體元器件生產(chǎn)廠  應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可對半導體元器件生產(chǎn)線的成品進行全參數(shù)的測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的合格率；

· 電子電力產(chǎn)品生產(chǎn)、檢修廠應用本公司測試系統(tǒng)可對所應用到的半導體元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 航天、領域   應用本公司測試系統(tǒng)可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 、電子信息等領域應用本公司測試系統(tǒng)可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 機車、汽車、船舶控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代新型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性；

· 水力、電力控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠應用華科智源地鐵高鐵軌道交通檢修用IGBT測試儀可對所應用到的元器件，尤其對現(xiàn)代型IGBT大功率器件的全參數(shù)進行智能化測試測試、篩選、分析，以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性。

· 優(yōu)勢行業(yè)：電力設備、地鐵、鐵路動力車組和運用大功率半導體器件進行設計、制造的行業(yè)。

    華科智源HUSTEC-1200A-MT電參數(shù)測試儀可用于多種封裝形式的 IGBT測試，還可以測量大功率二極管 、IGBT模塊，大功率 IGBT、大功率雙極型晶體管等器件的V-I  特性測試 ， 廣泛應用于軌道交通，電動汽車 ，風力發(fā)電 ，變頻器， 焊機行業(yè)的  IGBT來料選型和失效分析。測試過程簡單，既可以在測試主機里設置參數(shù)直接測試，又可以通過軟件控制主機編程后進行自動測試。能夠通過電腦操作成IGBT 的靜態(tài)參數(shù)測試；具體如下：

ICES  集電極-發(fā)射極漏電流

IGESF 正向柵極漏電流  IGESR 反向柵極漏電流

BVCES 集電極-發(fā)射極擊穿電壓

VGETH 柵極-發(fā)射極閾值電壓

VCESAT 集電極-發(fā)射極飽和電壓

ICON 通態(tài)電極電流

VGEON 通態(tài)柵極電壓

VF 二極管正向導通壓降

整個測試過程自動完成，電腦軟件攜帶數(shù)據(jù)庫管理查詢功能，可生成測試曲線，方便操作使用。

 測試實例

 Vce-Ic特征曲線

Vgth-Vce特征曲線

測試界面

華科智源HUSTEC-1200A-MT電參數(shù)測試儀可用于多種封裝形式的 IGBT測試，還可以測量大功率二極管 、IGBT模塊，大功率 IGBT、大功率雙極型晶體管等器件的V-I  特性測試 ， 廣泛應用于軌道交通，電動汽車 ，風力發(fā)電 ，變頻器， 焊機行業(yè)的  IGBT來料選型和失效分析以及在線檢修.地鐵高鐵大修車間檢修用IGBT測試儀