功率器件动态导通电阻的测试装置和方法与流程

1.本技术涉及半导体测试技术领域，特别是涉及一种功率器件动态导通电阻的测试装置和方法。


背景技术：

2.针对gan功率器件的动态ron(动态导通电阻)硬切测试中所必需的高压大电流所提供的方法有两种：一种是以阻性负载为主的，通过储能电容对阻性负载的放电过程进而实现被测器件漏源两端的高压大电流的目的，另一种则是以感性负载及续流支路为主的，以感性负载——电感、续流二极管及电阻组成的电路，利用电感上电流/电压不会突变的特点实现被测器件漏源两端的高压大电流的目的。
3.传统的功率器件动态ron阻性负载硬切测试方案，所采用的电压采样电路设计的衰减器需要满足高压信号的衰减，但在测试低压时又能精准的测量，即满足高压钳位，低压正常测试的测试需求。其设计弊端在于衰减电路设计难度大，存在成本高、结构复杂的缺点。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种结构简单、成本低的功率器件动态导通电阻的测试装置和方法。
5.一种功率器件动态导通电阻的测试装置，包括：
6.隔断模块，连接待测功率器件的第一极，用于在关断时阻断所述待测功率器件的第一极与电压源模块；
7.所述电压源模块，连接所述隔断模块，用于在所述隔断模块导通且所述待测功率器件处于关断状态时，对所述待测功率器件进行电压冲击；
8.泄放模块，连接所述待测功率器件的第一极，用于在所述电压源模块完成电压冲击后对所述待测功率器件的残余电压进行释放处理；
9.电压采样模块，连接所述待测功率器件的第一极和第二极，用于在所述电压源模块进行电压冲击后，所述待测功率器件处于导通状态时进行电压采集，得到电压数据；
10.其中，所述电压数据用于计算所述待测功率器件的动态导通电阻；所述待测功率器件包括第一极、第二极和第三极，所述待测功率器件的第三极和第二极之间的压差，决定所述待测功率器件的第一极和第二极之间的输出特性。
11.在其中一个实施例中，所述电压采样模块包括分压电阻r2、分压电阻r3、开关、第一采样电路和第二采样电路，所述分压电阻r2的第一端连接所述待测功率器件的第一极，所述分压电阻r2的第二端连接所述分压电阻r3的第一端，所述分压电阻r3的第二端通过所述开关连接所述待测功率器件的第二极，所述第一采样电路与所述分压电阻r3并联，所述第二采样电路与所述开关并联。
12.在其中一个实施例中，测试装置还包括：
13.驱动电路，连接所述待测功率器件的第三极，用于驱动所述待测功率器件的通断。
14.在其中一个实施例中，测试装置还包括：
15.限流模块，所述隔断模块通过所述限流模块连接所述待测功率器件的第一极。
16.在其中一个实施例中，测试装置还包括：
17.电流采样模块，连接所述待测功率器件的第二极，用于在所述电压源模块进行电压冲击后，所述待测功率器件处于导通状态时进行电流采集，得到电流数据；所述电流数据用于计算所述待测功率器件的动态导通电阻。
18.在其中一个实施例中，所述电压源模块包括高压源和储能电容c1，所述储能电容c1的第一端连接所述高压源的正极和所述隔断模块，所述储能电容c1的第二端连接所述高压源的负极和所述电流采样模块。
19.一种功率器件动态导通电阻的测试方法，包括：
20.控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对所述待测功率器件进行电压冲击；所述驱动电路连接所述待测功率器件的第三极，所述泄放模块连接所述待测功率器件的第一极，所述电压源模块通过所述隔断模块连接所述待测功率器件的第一极；
21.通过所述驱动电路控制所述待测功率器件处于导通状态，获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据；所述电压采样模块连接所述待测功率器件的第一极和第二极；
22.其中，所述电压数据用于计算所述待测功率器件的动态导通电阻；所述待测功率器件包括第一极、第二极和第三极，所述待测功率器件的第三极和第二极之间的压差，决定所述待测功率器件的第一极和第二极之间的输出特性。
23.在其中一个实施例中，所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对所述待测功率器件进行电压冲击之后，该方法还包括：
24.控制所述隔断模块关断，所述泄放模块导通，以使所述泄放模块对所述待测功率器件的残余电压进行释放处理；
25.所述通过所述驱动电路控制所述待测功率器件处于导通状态之后，所述获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据之前，还包括：控制所述隔断模块导通，并关闭所述泄放模块。
26.在其中一个实施例中，所述通过所述驱动电路控制所述待测功率器件处于导通状态，获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据之后，该方法还包括：
27.获取电流采样模块采集得到的电流数据；所述电流采样模块连接所述待测功率器件的第二极；
28.根据所述电压数据和所述电流数据计算得到所述待测功率器件的动态导通电阻。
29.在其中一个实施例中，所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态之后，该方法还包括：
30.控制高压源对储能电容c1充电；其中，所述电压源模块包括所述高压源和所述储能电容c1，所述储能电容c1的第一端连接所述高压源的正极和所述隔断模块，所述储能电容c1的第二端连接所述高压源的负极和所述电流采样模块。
31.在其中一个实施例中，所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控
制待测功率器件处于关断状态之前，还包括：控制开关处于导通状态；
32.所述获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据，包括：控制所述开关处于关断状态，获取第一采样电路和第二采样电路进行电压采集得到的电压数据；
33.其中，所述电压采样模块包括分压电阻r2、分压电阻r3、所述开关、所述第一采样电路和所述第二采样电路，所述分压电阻r2的第一端连接所述待测功率器件的第一极，所述分压电阻r2的第二端连接所述分压电阻r3的第一端，所述分压电阻r3的第二端通过所述开关连接所述待测功率器件的第二极，所述第一采样电路与所述分压电阻r3并联，所述第二采样电路与所述开关并联。
34.在其中一个实施例中，所述根据所述电压数据和所述电流数据计算得到所述待测功率器件的动态导通电阻之后，该方法还包括：
35.控制所述高压源停止输出电压，所述隔断模块关断，所述泄放模块导通；
36.控制所述开关处于导通状态，并通过驱动电路控制所述待测功率器件处于关断状态。
37.在其中一个实施例中，所述获取电流采样模块采集得到的电流数据之后，所述根据所述电压数据和所述电流数据计算得到所述待测功率器件的动态导通电阻之前，该方法还包括：
38.返回所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对待测功率器件进行电压冲击的步骤，直至完成预设次连续测试。
39.上述功率器件动态导通电阻的测试装置和方法，隔断模块在关断时阻断待测功率器件的第一极与电压源模块，电压源模块在隔断模块导通且待测功率器件处于关断状态时，对待测功率器件进行电压冲击。泄放模块在电压源模块完成电压冲击后对待测功率器件的残余电压进行释放处理。电压采样模块在电压源模块进行电压冲击后，待测功率器件处于导通状态时进行电压采集，得到的电压数据进一步可用作计算待测功率器件的动态导通电阻，结构简单、成本低。
附图说明
40.图1为一个实施例中功率器件动态导通电阻的测试装置的结构原理图；
41.图2为一个实施例中功率器件动态导通电阻的测试方法的流程示意图；
42.图3为一个实施例中功率器件动态导通电阻的硬切不连续测试时序图；
43.图4为一个实施例中功率器件动态导通电阻的硬切连续测试时序图；
44.图5为一个实施例中功率器件动态导通电阻的软切不连续测试时序图；
45.图6为一个实施例中功率器件动态导通电阻的软切连续测试时序图。
具体实施方式
46.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
47.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
48.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
49.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
50.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
51.动态ron测试需要区分开静态rds(on)，两者显著异同点表现在：动态ron(ds)在测试前需要有高压冲击来达到被测器件漏源两端二维电子气(2deg)的俘获效应，而高压冲击结束后的2deg的低压解俘获效应又表现出gan功率器件的漏源之间阻抗变化情况，业内一般动态ron(ds)硬切测试表现出被测器件开关损耗大小，所测到的动态ron(ds)值越大，表示该gan功率器件在高频开关应用场合下损耗越高，越不利于该应用场景，因此越来越多的从业人员开始针对动态ron(ds)的硬切测试领域展开了相关研究。
52.目前的功率器件动态ron阻性负载硬切测试方案，衰减电路设计难度大、成本高、结构复杂，其精度设计会严重影响动态ron(ds)测试过程中漏源电压(vds)测试精度。一方面，普通的电阻分压及示波器衰减电路应用在动态ron(ds)测试线路中，需要考虑高压衰减到后级电路安全电压范围内，同时保证低压测试时电压提取精度及避免噪声、共模信号干扰，目前的衰减方案很难同时满足高压与低压两种测试情况下的信号测量，衰减器设计的成败将决定漏源电压(vds)测量成败的关键。另一方面，目前配置专用衰减器的方案可以解决这个问题，但设计成本较高，且关键技术核心会成为被人掣肘的关键点。此外，因为衰减器的存在，在高压时衰减到后级电路安全电压以下，需要多级衰减或衰减倍数较大，线路间的寄生参数将会严重影响其动态响应特性，同时会影响其电压提取精度，同时多级衰减需要多个衰减电路组成，其中阻容匹配度要求很高，出现一点偏差则会影响整个衰减电路的衰减精度及后级电压采样精度提取。
53.基于此，本技术提供了一种功率器件动态导通电阻的测试装置，隔断模块在关断时阻断待测功率器件的第一极与电压源模块，电压源模块在隔断模块导通且待测功率器件处于关断状态时，对待测功率器件进行电压冲击。泄放模块在电压源模块完成电压冲击后对待测功率器件的残余电压进行释放处理。电压采样模块在电压源模块进行电压冲击后，待测功率器件处于导通状态时进行电压采集，得到的电压数据进一步可用作计算待测功率器件的动态导通电阻，结构简单、成本低。
54.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种功率器件动态导通电阻的测试装置，包括隔断模块110、电压源模块120、电压采样模块150和泄放模块200，隔断模块110连接待测功率器件dut的第一极，电压源模块120连接隔断模块110，泄放模块200连接待测功率器件
dut的第一极，电压采样模块150连接待测功率器件dut的第一极和第二极。隔断模块110用于在关断时阻断待测功率器件dut的第一极与电压源模块120；电压源模块120用于在隔断模块110导通且待测功率器件dut处于关断状态时，对待测功率器件dut进行电压冲击；泄放模块200用于在电压源模块120完成电压冲击后对待测功率器件dut的残余电压进行释放处理；电压采样模块150用于在电压源模块120进行电压冲击后，待测功率器件dut处于导通状态时进行电压采集，得到电压数据。
55.其中，电压数据用于计算待测功率器件dut的动态导通电阻。待测功率器件dut包括第一极、第二极和第三极，待测功率器件dut的第三极和第二极之间的压差，决定待测功率器件dut的第一极和第二极之间的输出特性。待测功率器件dut可以是功率管，例如gan功率管等；待测功率器件dut也可以是其他压控器件。以待测功率器件dut为功率管为例，待测功率器件dut的第一极为漏极(d极)，待测功率器件dut的第二极为源极(s极)，待测功率器件dut的第三极为栅极(g极)。本实施例中，待测功率器件dut为gan功率管。
56.在一个实施例中，测试装置还包括电流采样模块160，电流采样模块160连接待测功率器件dut的第二极，用于在电压源模块120进行电压冲击后，待测功率器件dut处于导通状态时进行电流采集，得到电流数据；电流数据用于计算待测功率器件dut的动态导通电阻。
57.进一步地，测试装置还可包括驱动电路170，驱动电路170连接待测功率器件dut的第三极，用于驱动待测功率器件dut的通断。具体地，可通过外部控制器连接隔断模块110、电压采样模块150、电流采样模块160和驱动电路170，外部控制器可以是单片机或可编程逻辑器件，与测试装置通信连接，可用于信号的发生和控制，在附图中未示出，利用外部控制器控制隔断模块110的通断，控制驱动电路170驱动待测功率器件dut的通断，控制电压采样模块150进行电压采样得到电压数据，以及接收电流采样模块160采集的电流数据，分析计算待测功率器件dut的动态导通电阻。此外，外部控制器还可连接电压源模块120，控制电压源模块120对待测功率器件dut进行电压冲击。
58.在开始测试时，首先控制隔断模块110导通，泄放模块200关断，并通过驱动电路170控制待测功率器件dut处于关断状态，通过电压源模块120输送电流至待测功率器件dut，为待测功率器件dut提供高压冲击，使其2deg被俘获产生电流坍塌效应。其中，隔断模块110的结构并不唯一，可以是耐高压的高压继电器、mos或igbt，还可以是gan器件。
59.在对待测功率器件dut高压冲击设定时长后，通过驱动电路170控制待测功率器件dut导通，以使电压源模块120输送电流至待测功率器件dut的第一极，电流先输送到待测功率器件dut的第一极，后到待测功率器件dut的第二极，可控制电压采样模块150和电流采样模块160同步进行电压采样和电流采样。电压采样模块150将动态ron(ds)测试过程中待测功率器件dut第一极和第二极两端电压vds进行采样，得到电压数据。电流采样模块160将通过待测功率器件dut的电流大小通过采样进行数据量化，得到电流数据。电流采样模块160可包括无感分流器和差分采样电路，无感分流器的第一端连接待测功率器件dut的第二极，无感分流器的第二端连接第一电压源模块120，差分采样电路连接无感分流器的第一端和第二端。可通过外部控制器连接差分采样电路，接收采集得到的电流数据。
60.进一步地，在电压源模块120对待测功率器件dut进行电压冲击之后，还控制隔断模块110关断，泄放模块200导通，以使泄放模块200对待测功率器件dut的残余电压进行释
放处理。其中，泄放模块200在隔断模块110将高压侧与待测功率器件dut隔断时，对待测功率器件dut漏极的残余电压进行释放处理，完成软切环境搭建。在完成残余电压释放处理后，通过驱动电路170控制待测功率器件dut导通，再控制隔断模块110导通，并关闭泄放模块200。泄放模块200的具体类型也不是唯一的，可根据时序要求进行选择，例如，泄放模块200可以是继电器，也可以是mosfet、igbt或gan器件等。
61.上述功率器件动态导通电阻的测试装置，隔断模块110在关断时阻断待测功率器件dut的第一极与电压源模块120，电压源模块120在隔断模块110导通且待测功率器件dut处于关断状态时，对待测功率器件dut进行电压冲击。泄放模块200在电压源模块120完成电压冲击后对待测功率器件dut的残余电压进行释放处理。电压采样模块150在电压源模块120进行电压冲击后，待测功率器件dut处于导通状态时进行电压采集，得到的电压数据进一步可用作计算待测功率器件的动态导通电阻，结构简单、成本低。
62.在一个实施例中，测试装置还包括限流模块180，隔断模块110通过限流模块180连接待测功率器件dut的第一极。其中，限流模块180包括电阻r1，电阻r1可以是可编程电阻矩阵或单个电阻单独组成。可通过外部控制器连接限流模块180，根据实际需要调节电阻r1的阻值大小，从而调节输送到待测功率器件dut的电流。具体地，限流模块180可以提供的电流大小为0～10a可调，还可以扩展到0～30a可调。
63.可以理解，电压源模块120和电压采样模块150的结构也并不是唯一的，在一个实施例中，如图1所示，电压源模块120包括高压源v1和储能电容c1，储能电容c1的第一端连接高压源v1的正极和隔断模块110，储能电容c1的第二端连接高压源v1的负极和电流采样模块160。其中，储能电容c1可以是储能电容矩阵，也可以是单个电容。可通过外部控制器连接高压源v1，控制高压源v1对储能电容c1充电。具体地，在控制隔断模块110导通，并通过驱动电路170控制待测功率器件dut处于关断状态之后，还控制高压源v1对储能电容c1充电预设时长，以便对待测功率器件dut进行电压冲击。电压源模块120还可包括高压防护电路，高压防护电路与储能电容c1并联，在导通时对储能电容c1进行放电处理。可通过外部控制器连接高压防护电路，控制高压防护电路的通断。
64.进一步地，电压采样模块150包括分压电阻r2、分压电阻r3、开关152、第一采样电路154和第二采样电路156，分压电阻r2的第一端连接待测功率器件dut的第一极，分压电阻r2的第二端连接分压电阻r3的第一端，分压电阻r3的第二端通过开关152连接待测功率器件dut的第二极，第一采样电路154与分压电阻r3并联，第二采样电路156与开关152并联。其中，开关152可以是mos、igbt、继电器等被动开启关闭的器件。第一采样电路154和第二采样电路156可分别采用采样运放电路，分压电阻r2和分压电阻r3将a点电压衰减至采样单路输入级运放的安全电压以下。同样的，可通过外部控制器连接开关152、第一采样电路154和第二采样电路156，控制开关152的通断，并接收第一采样电路154和第二采样电路156采样得到的相关电压数据。
65.具体地，在控制隔断模块110导通，并通过驱动电路170控制待测功率器件dut处于关断状态之后，还控制开关152处于导通状态，使得a点电压随着待测功率器件dut的第一极的电压变化而变化。在电压源模块120对待测功率器件dut进行电压冲击一段时间后，控制驱动电路170使待测功率器件dut导通，电压采样模块150中的开关152关断，此时储能电容c1对电阻r1及待测功率器件dut进行放电产生大电流，实现待测功率器件dut的低压解俘
获，第一采样电路154和第二采样电路156测得电压数据。将两个电压数据做差，可以得到待测功率器件dut在导通时漏源电压vds的变化，并通过电流采样模块160将流经待测功率器件dut的电流测出，再经欧姆定律计算可得待测功率器件dut的动态导通电阻大小。
66.在根据电压数据和电流数据计算得到待测功率器件的动态导通电阻之后，还控制高压源v1停止输出电压，隔断模块110关断，泄放模块200导通；控制开关152处于导通状态，并通过驱动电路170控制待测功率器件dut处于关断状态。
67.此外，在完成一次电压数据和电流数据测试之后，还可重新控制隔断模块110导通，泄放模块700关断，并通过驱动电路170控制待测功率器件dut处于关断状态，再次通过电压源模块120对待测功率器件dut进行电压冲击，直至完成预设次连续测试，例如完成2次或更多次的连续测试，可以是利用多次连续测试得到的电压数据和电流数据分别求平均值后计算动态导通电阻，或者剔除电压数据和电流数据中的异常数据后，再分别求平均值计算动态导通电阻。结合多次测试的电压数据和电流数据分析动态导通电阻，准确性更高。
68.在一个实施例中，如图2所示，还提供了一种功率器件动态导通电阻的测试方法，包括：
69.步骤s100：控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对待测功率器件进行电压冲击。其中，驱动电路连接待测功率器件的第三极，泄放模块连接待测功率器件的第一极，电压源模块通过隔断模块连接待测功率器件的第一极。
70.步骤s200：通过驱动电路控制待测功率器件处于导通状态，获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据。其中，电压采样模块连接待测功率器件的第一极和第二极；电压数据用于计算待测功率器件的动态导通电阻；待测功率器件包括第一极、第二极和第三极，待测功率器件的第三极和第二极之间的压差，决定待测功率器件的第一极和第二极之间的输出特性。
71.在一个实施例中，步骤s100之后，该方法还包括：控制隔断模块关断，泄放模块导通，以使泄放模块对待测功率器件的残余电压进行释放处理。步骤s200中通过驱动电路控制待测功率器件处于导通状态之后，获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据之前，该方法还包括：控制隔断模块导通，并关闭泄放模块。
72.在一个实施例中，步骤s200之后，该方法还包括：获取电流采样模块采集得到的电流数据；根据电压数据和电流数据计算得到待测功率器件的动态导通电阻；电流采样模块连接待测功率器件的第二极。
73.在一个实施例中，步骤s100中控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态之后，该方法还包括：控制高压源对储能电容c1充电；其中，电压源模块包括高压源和所述储能电容c1，储能电容c1的第一端连接高压源的正极和隔断模块，储能电容c1的第二端连接高压源的负极和电流采样模块。
74.在一个实施例中，步骤s100中控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态之前，还包括：控制开关处于导通状态；步骤s200中获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据，包括：控制开关处于关断状态，获取第一采样电路和第二采样电路进行电压采集得到的电压数据。其中，电压采样模块包括分压电阻r2、分压电阻r3、开关、第一采样电路和第二采样电路，分压电阻r2的第一端连接待测功率器件的
第一极，分压电阻r2的第二端连接分压电阻r3的第一端，分压电阻r3的第二端通过开关连接待测功率器件的第二极，第一采样电路与分压电阻r3并联，第二采样电路与开关并联。
75.在一个实施例中，根据电压数据和电流数据计算得到待测功率器件的动态导通电阻之后，该方法还包括：控制高压源停止输出电压，隔断模块关断，泄放模块导通；控制开关处于导通状态，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态。
76.在一个实施例中，获取电流采样模块采集得到的电流数据之后，根据电压数据和电流数据计算得到待测功率器件的动态导通电阻之前，该方法还包括：返回控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对待测功率器件进行电压冲击的步骤，直至完成预设次连续测试。
77.可以理解，上述功率器件动态导通电阻的测试方法的具体实施方式，在上述功率器件动态导通电阻的测试装置中进行了详细解释说明，在此不再赘述。
78.具体地，如图1所示，本技术提供的功率器件动态导通电阻的测试装置，包括隔断模块110、电压源模块120、电压采样模块150、电流采样模块160、驱动电路170、限流模块180和泄放模块200。电压源模块120中的高压源v1对待测功率器件dut施加高压时，电压采样模块150中的开关152默认打开，避免a点和d点同电位造成第一采样电路154和第二采样电路156的损坏。
79.功率器件的动态导通电阻测试具体分为硬切测试和软切测试，分别如下：
80.(1)硬切测试分为以下几个阶段：
81.a、第一阶段控制电压采样模块150中开关152一直处于导通状态，控制泄放模块200处于关断状态，根据设定的电压值vds和电流值ids由主控程序闭合限流模块180中的电阻矩阵，将合适的电阻r1接入测试回路中。
82.b、第二个阶段控制高压源v1对储能电容c1充电，使其达到目标设定电压值，在高压源v1对储能电容c1充电过程中，待测功率器件dut漏源之间电压会随着储能电容c1上电压的增大而增大，从而实现2deg高压俘获的产生，在这个阶段待测功率器件dut处于关断状态，高压防护电路不接入电路中，此时电压采样模块150中由于电阻分压将待测功率器件dut漏极(d)的电压缩小到后级采样电路的安全电压以下，但此时不对该电压进行采样。
83.c、第三个阶段硬切测试逻辑中，高压需要对待测功率器件dut冲击一段时间后控制驱动电路170使待测功率器件dut导通，电压采样模块150中开关152关断，使得a点电压随着待测功率器件dut漏极(d)电压情况变化，储能电容c1对电阻r1及待测功率器件dut进行放电产生大电流实现低压解俘获，通过第一采样电路154和第二采样电路156采样和处理后可以得到待测功率器件dut在导通时的漏源两级电压vds的变化，并通过电流采样模块160将流经待测功率器件dut的电流测出，再经欧姆定律计算可得待测功率器件dut的动态ron(ds)的大小。
84.d、第四个阶段需先控制高压源v1输出为0v，再控制隔断模块110处于关断状态和泄放模块200处于开启状态，电压采样模块150中开关152处于导通状态，等待一段时间后控制驱动电路170使得待测功率器件dut处于关断状态。
85.(2)软切测试分为以下几个阶段：
86.a、第一阶段是通过控制电压采样模块150中开关152默认处于开启状态，使得电压采样模块150组成的测试支路接入测试主回路中，同时控制隔断模块110中的高压阻断管处
于开启状态，控制泄放模块200中的高压泄放支路处于关断状态，根据所设定的电压值vds和电流值ids的大小选择合适的电阻r1。
87.b、第二个阶段高压源v1对储能电容c1充电，使其达到目标设定电压值，限流模块180的限流大小为20ma，在高压源v1对储能电容c1充电过程中，待测功率器件dut漏源之间电压会随着储能电容c1上电压的增大而增大，从而实现2deg高压俘获的产生，在这个阶段待测功率器件dut处于关断状态，高压防护电路不接入电路中，从而完成高压对被测器件的冲击，此时会有1ma的电流从测量支路(电阻r2、电阻r3及开关152)经过。
88.c、第三个阶段，在软切测试逻辑中高压对待测功率器件dut冲击一段时间后，需要控制将待测功率器件dut漏极的高压提前释放，之后再进行大电流低压解俘获，因此这里需要控制隔断模块110中的高压阻断管处于阻断状态，同时控制泄放模块200中的高压泄放支路处于导通状态，释放掉待测功率器件dut漏极上的高压信号一段时间后进入第四阶段。
89.d、第四阶段，控制隔断模块110中的高压阻断管处于开启状态，控制泄放模块200中的高压泄放支路处于关断状态，同时控制电压采样模块150中开关152处于阻断状态，待测功率器件dut处于开启状态，此时储能电容c1对电阻r1及待测功率器件dut进行放电操作，大电流流经待测功率器件dut，其获得低压解俘获，在该阶段电压采样模块150中a点和b点电压与d点电压等电位，第一采样电路154和第二采样电路156分别测得v
ab
与v
bs
，并做减法可以得到待测功率器件dut漏源两端电压vds的大小，通过电流采样模块160完成输出电流ids的测量，最后通过r＝(v
ab-v
bs
)/ids获得动态ron结果。
90.e、第五个阶段需先控制高压源v1输出为0，同时控制泄放模块200导通一段时间，将储能电容c1进行放电处理，并控制驱动电路170使得待测功率器件dut处于关断状态，控制电压采样模块150中的开关152处于导通状态。
91.图3为硬切不连续测试时序图，t0～t1时刻表示第一阶段，t1～t2时刻表示第二阶段，t2～t3时刻为第三阶段，t3时刻之后为第四阶段，vg_driver表示待测功率器件dut的栅极驱动，ids为流经待测功率器件dut的电流，vds为待测功率器件dut的漏源两端电压，其中第一阶段t1的时间可设为0～10s，第二阶段t2的时间为10us～10ms。
92.图4为硬切连续测试时序图，t0～t1时刻表示第一阶段，t1～t2时刻表示第二阶段，t2～t3时刻为第三阶段，t3～t4时刻为第四阶段，vg_driver表示待测功率器件dut的栅极驱动，ids为流经待测功率器件dut的电流，vds为待测功率器件dut的漏源两端电压，其中第一阶段t1的时间可设为0～10s，第二阶段t2的时间为10us～10ms。时序中仅给出连续两次测试的波形，其他次数测试波形在此波形上进行叠加。
93.图5为软切不连续测试时序图，t0～t1时刻表示第一阶段，t1～t2时刻表示第二阶段，t2～t3时刻表示第三阶段，t3～t4时刻表示第四阶段，t4之后为第五阶段，vg_driver表示待测功率器件dut的栅极驱动，ids为流经电流采样模块160中分流器上的电流，vds为待测功率器件dut的漏源两端电压，其中第一阶段t1的时间可设为0～10s，第二阶段t2的时间可设为0～10ms，第三阶段t3的时间可设为10us～10ms。
94.图6为软切连续测试时序图，t0～t1时刻表示第一阶段，t1～t2时刻表示第二阶段，t2～t3时刻表示第三阶段，t3～t4时刻表示第四阶段，t4之后为第五阶段，vg_driver表示待测功率器件dut的栅极驱动，ids为流经电流采样模块160中分流器上的电流，vds为待测功率器件dut的漏源两端电压，其中第一阶段t1的时间可设为0～10s，第二阶段t2的时间
可设为0～10ms，第三阶段t3的时间可设为10us～10ms。时序中仅给出连续两次测试的波形，其他次数测试波形在此波形上进行叠加。
95.测功率器件dut的漏源两端电压的大小及精度由第一采样电路154和第二采样电路156决定，具体地，漏源两端电压vds＝v
ab-v
bs
，v
ab
表示第一采样电路154采到的电压值，同理v
bs
表示第二采样电路156采到的电压值。待测功率器件dut的动态ron(ds)计算公式为：ron(ds)＝vds/ids，ids为电流采样模块160采集到的电流值。
96.本技术提供的功率器件动态导通电阻的测试装置，采用阻性负载的形式作为ids的输入源，具有灵活性高、体积小、操作简单，可以实现大范围电流输出的特点；通过在待测功率器件dut源极及低端加可控开关实现时序控制的形式完成高压衰减、低压测试的目的，结构简单，灵活性高，其一致性主要受开关的影响，故在使用时开关可使用结容小、导通电阻小的器件。该测试装置结构简单、成本低，大大降低了测试线路复杂程度，一定程度上降低其成本。高压冲击阶段，在待测功率器件dut开通时电压vds能够随d点电压变化而变化，保持一致，测试精度可以得到保证。
97.此外，采用隔断模块110和泄放模块200，通过高压阻断管和高压泄放管相结合的方式，通过控制其通断时序来实现gan功率器件的软硬切测试逻辑。通过隔断模块110和泄放模块200的不同状态进而实现软硬切测试的任意切换，整个测试结构简单，操作方便，动态ron(ds)的提取精度也会有所增加。
98.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
99.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种功率器件动态导通电阻的测试装置，其特征在于，包括：隔断模块，连接待测功率器件的第一极，用于在关断时阻断所述待测功率器件的第一极与电压源模块；所述电压源模块，连接所述隔断模块，用于在所述隔断模块导通且所述待测功率器件处于关断状态时，对所述待测功率器件进行电压冲击；泄放模块，连接所述待测功率器件的第一极，用于在所述电压源模块完成电压冲击后对所述待测功率器件的残余电压进行释放处理；电压采样模块，连接所述待测功率器件的第一极和第二极，用于在所述电压源模块进行电压冲击后，所述待测功率器件处于导通状态时进行电压采集，得到电压数据；其中，所述电压数据用于计算所述待测功率器件的动态导通电阻；所述待测功率器件包括第一极、第二极和第三极，所述待测功率器件的第三极和第二极之间的压差，决定所述待测功率器件的第一极和第二极之间的输出特性。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电压采样模块包括分压电阻r2、分压电阻r3、开关、第一采样电路和第二采样电路，所述分压电阻r2的第一端连接所述待测功率器件的第一极，所述分压电阻r2的第二端连接所述分压电阻r3的第一端，所述分压电阻r3的第二端通过所述开关连接所述待测功率器件的第二极，所述第一采样电路与所述分压电阻r3并联，所述第二采样电路与所述开关并联。3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括：驱动电路，连接所述待测功率器件的第三极，用于驱动所述待测功率器件的通断。4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括：限流模块，所述隔断模块通过所述限流模块连接所述待测功率器件的第一极。5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括：电流采样模块，连接所述待测功率器件的第二极，用于在所述电压源模块进行电压冲击后，所述待测功率器件处于导通状态时进行电流采集，得到电流数据；所述电流数据用于计算所述待测功率器件的动态导通电阻。6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述电压源模块包括高压源和储能电容c1，所述储能电容c1的第一端连接所述高压源的正极和所述隔断模块，所述储能电容c1的第二端连接所述高压源的负极和所述电流采样模块。7.一种功率器件动态导通电阻的测试方法，其特征在于，包括：控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对所述待测功率器件进行电压冲击；所述驱动电路连接所述待测功率器件的第三极，所述泄放模块连接所述待测功率器件的第一极，所述电压源模块通过所述隔断模块连接所述待测功率器件的第一极；通过所述驱动电路控制所述待测功率器件处于导通状态，获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据；所述电压采样模块连接所述待测功率器件的第一极和第二极；其中，所述电压数据用于计算所述待测功率器件的动态导通电阻；所述待测功率器件包括第一极、第二极和第三极，所述待测功率器件的第三极和第二极之间的压差，决定所述待测功率器件的第一极和第二极之间的输出特性。8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于，所述控制隔断模块导通，泄放模块关
断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对所述待测功率器件进行电压冲击之后，还包括：控制所述隔断模块关断，所述泄放模块导通，以使所述泄放模块对所述待测功率器件的残余电压进行释放处理；所述通过所述驱动电路控制所述待测功率器件处于导通状态之后，所述获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据之前，还包括：控制所述隔断模块导通，并关闭所述泄放模块。9.根据权利要求7或8所述的测试方法，其特征在于，所述通过所述驱动电路控制所述待测功率器件处于导通状态，获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据之后，还包括：获取电流采样模块采集得到的电流数据；所述电流采样模块连接所述待测功率器件的第二极；根据所述电压数据和所述电流数据计算得到所述待测功率器件的动态导通电阻。10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态之后，还包括：控制高压源对储能电容c1充电；其中，所述电压源模块包括所述高压源和所述储能电容c1，所述储能电容c1的第一端连接所述高压源的正极和所述隔断模块，所述储能电容c1的第二端连接所述高压源的负极和所述电流采样模块。11.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态之前，还包括：控制开关处于导通状态；所述获取电压采样模块进行电压采集得到的电压数据，包括：控制所述开关处于关断状态，获取第一采样电路和第二采样电路进行电压采集得到的电压数据；其中，所述电压采样模块包括分压电阻r2、分压电阻r3、所述开关、所述第一采样电路和所述第二采样电路，所述分压电阻r2的第一端连接所述待测功率器件的第一极，所述分压电阻r2的第二端连接所述分压电阻r3的第一端，所述分压电阻r3的第二端通过所述开关连接所述待测功率器件的第二极，所述第一采样电路与所述分压电阻r3并联，所述第二采样电路与所述开关并联。12.根据权利要求11所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述电压数据和所述电流数据计算得到所述待测功率器件的动态导通电阻之后，还包括：控制所述高压源停止输出电压，所述隔断模块关断，所述泄放模块导通；控制所述开关处于导通状态，并通过驱动电路控制所述待测功率器件处于关断状态。13.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述获取电流采样模块采集得到的电流数据之后，所述根据所述电压数据和所述电流数据计算得到所述待测功率器件的动态导通电阻之前，还包括：返回所述控制隔断模块导通，泄放模块关断，并通过驱动电路控制待测功率器件处于关断状态，以使电压源模块对待测功率器件进行电压冲击的步骤，直至完成预设次连续测试。

技术总结
本申请涉及一种功率器件动态导通电阻的测试装置和方法，隔断模块在关断时阻断待测功率器件的第一极与电压源模块，电压源模块在隔断模块导通且待测功率器件处于关断状态时，对待测功率器件进行电压冲击。泄放模块在电压源模块完成电压冲击后对待测功率器件的残余电压进行释放处理。电压采样模块在电压源模块进行电压冲击后，待测功率器件处于导通状态时进行电压采集，得到的电压数据进一步可用作计算待测功率器件的动态导通电阻，结构简单、成本低。低。低。


技术研发人员：马露露 耿霄雄 单剑宏
受保护的技术使用者：杭州长川科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/6