在当今快速发展的工业领域里，电子元器件完成了极其伟大的功能。其中功率器件比如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、场效应管（MOSFET）、双极性晶体管（BJT）、功率MOSFET等已经广泛应用于越来越多的领域。如何来评估这些功率器件的热阻特性和可靠性，我们通常会用到Power Tester功率循环测试系统。系统自带的工业电脑附的操作控制软件Power Tester 3/12C Control Software是其中器件参数设置和测试数据直观展现的最为重要的一个环节。目前为了满足设备对AQG-324标准的测试兼容以及SiC MOSFET测试的相关建议，Power Tester 3/12C Control Software软件方面较之前升级了很多功能。如下图1。

图1--新版本界面展示Version2305

此版本的更新主要是提升兼容ECPE AQG-324标准，ECPE AQG-324指南是最广泛使用的功率模块可靠性测试标准之一（适用于汽车行业）。新版本更新的目的之一是改进我们的功率循环测试仪的功能，为符合AQG-324标准的功率循环测试提供更好的兼容与支持。如图2是设备外观展示。    

图2--设备外观展示

新功能大致如下：

   1.计算每个循环的功率循环过程中的Rth，jc

热瞬态测试和基于结构功能的热阻抗测量是Simcenter功率循环测试仪的独特功能。根据JESD 51-14瞬态双界面分离法，设备也支持结-壳（散热器）的热阻测量，但是该双界面分离法（TDIM方法）不能在循环测试期间自动应用。根据IEC 60747-15:2012第5.3.6节，在每个功率循环中添加了新功能用来计算Rth，jc（Rth，js）如果外壳（散热器）温度传感器被附带在器件的测试项目里，设备则自动读取到该温度值，并自动参与Rthjc的计算；该参数在软件界面上正常显示，且能评估Rth，jc的变化。

2.测量SiC MOSFET的VDS-On Cold电压值

在MOSFET（尤其是SiC MOSFET）器件的情况下，导通状态电压对温度高度敏感。因此，在加热阶段结束时测量的电压值明显受到增加的DUT温度的影响，因此，在导通状态电压由于DUT温度而增加的情况下，可以在键合线劣化发生之前停止功率循环。如图4。

在本版本中，定义了两种方法来测量不受DUT温度影响的导通电压：

Von，cold：在加热阶段开始时测量；对于该参数，在加热阶段开始时捕获导通状态的电压值，在循环电流导通之后需要用户自行设置延迟时间。功率循环电流由开关模式的直流电源提供，该电源需要相当长的时间来调节输出电流以达到所需水平。设置延迟时间必须由用户定义（所需的时间延迟也取决于设置的循环电流值和DUT电压）。

满足以下几点：

●必须足够短以将温度变化降至最低

图5--用于SiC MOSFET器件测试的“冷”通态电压测量I

Von，LP：在降低的加热电流水平下测量；对于该参数，导通状态电压是在用户定义的降低的电流水平下捕获的。加热发生在电阻通道上。将电流减少N倍，将VDS电压降低N倍。但是功耗和温度变化减少了N2（1/10的电流将引起1/100的温度变化）。用户必须指定用于此控制测量的负载电流（ILP），应用此特殊测试循环的频率（此测试需要不同的电流，因此无法在每个循环中测量）。如图6用于SiC MOSFET器件测试的“冷”通态电压测量II。

图6--用于SiC MOSFET器件测试的“冷”通态电压测量II 

3.使用两个传感器的平均值作为外壳（散热器）温度

对于直接接触液体冷却介质的功率模块，有必要确定PN结和冷却介质之间的热阻（Rth，j-f）；冷却液温度（Tf）定义为入口和出口冷却液温度的平均值。新功能可将多个温度传感器分配给与外壳温度传感器相同的DUT。在这种情况下，所选传感器的平均值将用作壳体（流体）温度。如图7使用二个传感器的温度平均值作为外壳（散热器）的温度。

如图7--使用二个传感器的温度平均值作为外壳（散热器）的温度

4.增加新的循环停止标准

定义了新的循环停止标准：最大“冷”状态电压测量限值（两种方法）：最大|V（on，cold）|和最大|V（on，LP）|

外壳温度限制：最大ΔT（c）：最大壳体温度摆动；最大T（c，Max）：最高峰值壳体温度；最大差值R（th，jc）：用（Tj -Tc）/P公式。

计算得到的最大结-壳热阻。如图8-增加新的循环停止标准    

如图8--增加新的循环停止标准

针对功率循环设备竞争力提高的一些改进：

1.样本失败后继续循环

根据实际配置，功率循环测试仪能够同时测量多个工位的器件，每个加热通道上最多4个器件所有这些加热源的开通关断时间都是严格同步的；到目前为止，当单个通道的器件出现故障时，所有通道的电源循环都已停止。用户必须禁用或更换设备并启动新的功率循环项目后才能继续测试。

本次更新提供了新的功能，在其中一个加热通道串接的四个器件的任何一个上出现单个器件故障时，只有该通道的电流停止输出，在所有的其他加热通道上的器件自动继续功率循环而不受影响。如图9样本失败后继续功率循环    

如图9--样本失败后继续功率循环和自动导出数据等功能

2.自动循环策略转换

大多数标准（包括AQG 324）要求在固定负载参数的情况下运行功率循环测试，从而使设备退化加速老化。在最初的几个循环中，允许调整参数以达到目标温度摆动和/或耗散。作为一种增强，现在还可以为功率循环测量指定二次循环策略。如果指定了二次循环策略，系统将在用户自定义的负载循环次数后开始应用二次策略（二次策略开始[循环编号]字段）。该功能允许在参数（例如负载电流或栅极电压）的初始调节后自动转换到固定参数进行功率循环实验。如图10自动循环策略转换。

图10--自动循环策略转换    

（1）根据“循环设置”选项卡上指定的设置，工业电脑UI界面上显示最大的功率循环持续时间。

（2）如果该选项被激活，测量完成后，将自动导出Rth测量值，经过指定的时间间隔后，将自动导出功率循环数据。如上图9样本失败后继续功率循环和自动导出数据等功能。

    贝思科尔（BasiCAE），专注于为国内高科技电子、半导体、通信等行业提供先进的电子设计自动化（EDA）、工程仿真分析（CAE）、半导体器件热阻（Rth）及功率循环（Power Cycling）热可靠性测试，以及研发数据信息化管理的解决方案和产品服务。

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