CN109406980A - 反偏试验样品保护方法及装置 - Google Patents
反偏试验样品保护方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109406980A CN109406980A CN201811188609.0A CN201811188609A CN109406980A CN 109406980 A CN109406980 A CN 109406980A CN 201811188609 A CN201811188609 A CN 201811188609A CN 109406980 A CN109406980 A CN 109406980A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- test
- voltage
- voltage relay
- tested
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 225
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 101100258296 Drosophila melanogaster Su(var)3-9 gene Proteins 0.000 description 3
- 101100328364 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) clr4 gene Proteins 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 101100117775 Arabidopsis thaliana DUT gene Proteins 0.000 description 1
- 101150091805 DUT1 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150055297 SET1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000013101 initial test Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2601—Apparatus or methods therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
- G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种反偏试验样品保护方法及装置，其提供若干待测样品、栅偏电压电路以及反偏电压电路；还包括熔断器组以及低压继电器组，熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KM0常开触点的一端连接，高压继电器KM0常开触点的另一端接地；本发明保护触发电流可以灵活设置，提高保护动作的响应速度以及保护精准度。
Description
技术领域
本发明涉及一种方法及装置，尤其是一种反偏试验样品保护方法及装置，属于反偏试验保护的技术领域。
背景技术
HTRB(High Temperature Reverse Bias，高温反偏试验)是一种加速寿命试验，试验时给待测样品施加特定的电学条件，然后将样品在特定温度的高温环境中(如125℃)放置特定时间(如1000小时)。通过给待测器件施加这类恶劣的环境及电学应力来考察待测样品的特性是否会出现退化，从而来判定或评估待测样品的品质。
H3TRB(High Temperature High Humidity Reverse Bias，高温高湿反偏试验)是一种加速寿命试验，试验时给待测样品施加特定的电学条件，然后将样品在特定温度和湿度的环境中(通常温度为85℃，相对湿度为85％)放置特定时间(如1000小时)。通过给待测器件施加这类恶劣的环境及电学应力来考察待测样品的特性是否会出现退化，从而来判定或评估待测样品的品质。
HTRB试验与H3TRB试验的主要差别在于环境条件，HTRB是将样品放置在高温环境中，H3TRB则是将样品放置在高温高湿环境中。两个试验的电学条件虽然也有差异，但试验的基本电路原理几乎一样。
图1、图2、图3所示分别为二极管器件、IGBT器件、MOSFET/HEMT器件相对应的HTRB或H3TRB试验电路原理；其中，
对于二极管类器件，通过恒压电源在其阴极-阳极间施加特定的电压VKK。电源和样品间通常会串联有一个电阻R(限流及保护作用，防止样品失效后电源输出直接被短路到大地)。
对于IGBT类器件，通过恒压电源在其集电极-发射极间施加特定的电压VCC。电源和样品间通常会串联有一个电阻R(限流及保护作用，防止样品失效后电源输出直接被短路到大地)。待测器件的栅极-发射极间可直接短路或施加特定偏压VGG。
对于MOSFET或HEMT类器件，通过恒压电源在其漏极-源极间施加特定的电压VDD。电源和样品间通常会串联有一个电阻R(限流及保护作用，防止样品失效后电源输出直接被短路到大地)。待测器件的栅极-源极间可直接短路或施加特定偏压VGG。
具体的试验方法在国际或行业标准上都有介绍。由于不同类型器件的电极名称有较大差别，为了方便描述，将二极管器件阴极-阳极间、IGBT器件集电极-发射极间、MOSFET或HEMT器件漏极-源极间所施加的偏置电压统一称为反偏电压，记为VR。将施加该反偏电压的电源称为反偏电源，其输出记为VR-PS。对于IGBT、MOSFET和HEMT等具有栅极的器件，其栅极-发射极(或栅极-源极)是所施加电压统称为栅偏电压，记为VGG。将施加该反偏电压的电源称为栅偏电源，其输出记为VG-PS。在HTRB或H3TRB试验过程中，样品在VR作用下会有泄漏电流。对于二极管器件，泄漏电流为IR，对于IGBT器件，泄漏电流为ICES，对于MOSFET或HEMT器件，泄漏电流为IDSS。为方便描述，泄漏电流统一记为ILK。
在HTRB和H3TRB试验过程中，样品有可能会出现失效。常见的失效方式包括三类：
1)、样品突然击穿而失去耐压能力；
2)、样品耐压能力缓慢退化而泄漏电流随之逐渐增加。当泄漏电流增加到临界值后样品发热量大于散热量，样品出现热崩(thermal run away)而失效。
3)、除了前两种失效机理之外的各类失效方式，此类失效出现的机率非常小。
但对于样品的失效问题不同的测试***的处理方式各有不同，具体包括：
1)、不做保护。样品失效后电流很快变得非常大而将样品严重烧毁。这类情况常致使失效样品因严重烧毁而不利于后续的失效分析。另外，当样品因失效而变为低阻状态时，泄漏电流采集***将有被施加较高的电压而有较大风险出现失效。因此，不做保护的测试***目前已越来越少。
2)、通过偏置电源限流来保护样品。通常为样品施加电学条件的电源会有恒定电流和恒定电压两种模式。HTRB和H3TRB试验时电源要工作在恒压模式，在试验前可以为电源设置恒流模式时最大的输出电流。具体是将最大输出电流设置为烧毁样品所需电流水平以下，若有样品失效出现，漏电水平增加到电源的最大输出电流时电源将切换为恒流模式。在恒流模式下，电源的输出电压会下降，导致同时测试的非失效样品上所加的电压偏置条件脱离试验所需的条件。该方法虽然能保护样品，但是只要有一只样品出现失效，整个试验也将被迫停止(因为试验条件无法维持，所测得的数据也失去意义)。
3)、通过熔断器来保护样品，具体如图4所示。为达到试验所需要的条件，反偏电源和栅偏电源(通常为低压电源，且可有可无)分别输出电压VR和VGG。反偏电压VR通过必要的保护电路(例如：功率电阻R2和高压继电器KM-HV)后施加到多个待测样品上DUT。同理，栅偏电压VGG也通过必要的保护电路(限流电阻R1、低压继电器KM-LV及熔断器FU0)。每个样品会与一个熔断器(FU1，FU2，…，FUn)串联。这样在试验过程中如果样品有泄漏电流ILK超过熔断器的熔断电流时，熔断器将被熔断而使样品摆脱主偏置电压而得到保护。该方案主要有如下的不足：
1)、熔断器的熔断电流一致性较差，使得电流保护精度较低(无法精确控制在多大的泄漏电流水平下触发保护)。
2)、市场上能买到的熔断器的熔断电流通常远远高于样品需要触发保护的电流水平。目前市场上能买到的熔断器最小熔断电流为32mA，而样品通常希望在更低的漏电流水平下就被保护。
3)、熔断电流较小的熔断器价格往往较贵，导致测试成本较高。
测试***不能判断哪个测试通道的熔断器被熔断，试验结束后需要逐个检测熔断器的好坏并更换掉，以便下次试验时使用，导致试验过程复杂费力。
通过高压继电器来保护样品，具体如图5所示。相比上述保护方式，通过在每个测试通道中用高压继电器替代了熔断器，高压继电器的闭合和分断是由***控制。试验时，测试***首先使高压继电器闭合，使反偏电压VR施加到样品上。同时通过采样电路实时采集各样品的泄漏电流，一旦样品的泄漏电流超过了预设的保护值后，则控制相应高压继电器的分断，这样样品就与高压电源分离而使样品得到保护。由于高压继电器分断后触电间需要耐受反偏电压VR，而反偏电压VR通常较高，故用于保护的继电器需要是高压继电器。
其中，对样品保护的优点是：保护触发电流可以根据样品情况灵活设置。(保护触发电流可以设置为泄漏电流采集范围内的任意值)；缺点是：高压继电器价格非常高(通常为几百元人民币)，由于测试***往往有很多测试通道，导致整个***的硬件成本较高。
目前，市场上的HTRB及H3TRB测试***多采用熔断器保护和高压继电器结合的方式对样品进行保护。其中，利用熔断器保护优缺点为：
熔断器保护的优点：熔断器可以在样品失效后且泄漏电流增加到一定程度后切断相应通道，可在一定程度上避免样品彻底烧毁；可在一定程度上保护失效样品所在通道的泄漏电流采样电路的保护电路。可切断失效样品所在通道，避免电源长期进入恒流模式，这样可使其它通道的测试几乎不受影响。
熔断器保护的缺点：样品需要保护的电流通常远低于熔断器熔断所需要的电流。例如，样品有可能需要在漏电增加到1mA时就被保护，但市场上能买到的熔断器最小的额定电流为32mA(Littelfuse 0217.032MXP)，故可能等到样品进一步失效泄漏电流增加到32mA数倍后才能被保护(例如，该熔断器在80mA的电流水平下需要1秒左右的时间熔断)。因此，在熔断器熔断前失效样品有可能已经有轻度的烧毁，不利于后续的失效分析。触发熔断器保护速度不确定性非常大。例如，该熔断器在80mA的电流水平下平均需要1秒左右的时间熔断。但实际上，同一型号不同的熔断器其熔断时间有可能分布在0.5秒～2秒范围内。这使得样品在什么时间被保护很难得到精确控制。
影响了采集电路设计，由于熔断器需要在数倍额定电流的条件下熔断，例如额定电流为32mA的熔断器在100mA漏电水平下可在0.1秒左右时间全部熔断；则采集泄漏电流的采样电路必须能够耐受0.1秒100mA的泄漏电流。为解决这个问题需要泄漏电流的采样范围涵盖到100mA水平，这样就不可避免地牺牲采样测试电路的精度和分辨率。
熔断器的熔断速度较慢，一方面不能及时保护样品，另一方面出现样品突然失效时采样电路需要承电压和电流冲击。这样采样电路的保护电路需要能够承受熔断器熔断前的电压和电流冲击，增加了采样电路保护电路的设计难度和实现成本。
可用于HTRB和H3TRB测试***的熔断器一方面需要低的额定电流，另一方面需要选用快速熔断类型的产品。满足这两个条件的产品价格往往较贵(10元人民币以上)，这导致测试的成本较高。例如，对于1000个测试通道的测试***，熔断器的成本就需要1万元人民币。而且，熔断器为一次性保护器件，更还较为频繁，这也近一步增加了试验成本。
高压继电器保护的优缺点为：
高压继电器保护的优点：保护触发电流可以根据样品情况灵活设置。(保护触发电流可以设置为泄漏电流采集范围内的任意值)。这样可以将触发电流设置为样品所需要保护的漏电水平，可以在失效前期及时保护样品(有利于后期的失效分析)，保护精度高，保护更加有效。
保护动作速度非常快。通常高压继电器的动作时间只有几个毫秒，这样能更快地保护样品，同时使得泄漏电流采样电流的保护电路更容易实现。样品出现失效后，失效样品电学应力被迅速切断，不会影响其它通道的测试。
高压继电器保护的缺点：
高压继电器价格非常高(通常每只继电器的价格为几百元人民币)，由于测试***往往有很多测试通道，导致整个***的硬件成本较高。由于每个测试通道的硬件成本太高，也导致采用这种保护方案的测试***的测试通道往往很少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种反偏试验样品保护方法及装置，其实施成本低，保护触发电流可以灵活设置，提高保护动作的响应速度以及保护精准度。
按照本发明提供的技术方案，所述反偏试验样品保护方法，提供若干待测样品、用于向待测样品加载栅偏电压的栅偏电压电路以及用于向待测样品加载反偏电压的反偏电压电路；还包括与待测样品适配连接的熔断器组以及低压继电器组，所述熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；
每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KMT0常开触点的一端连接，高压继电器KMT0常开触点的另一端接地；
还包括能采集待测样品试验过程中泄漏电流的采样电路，所述采样电路与试验保护控制器连接，所述试验保护控制器与低压继电器组内相应低压继电器的线圈电连接，且试验保护控制器还与高压继电器KM0线圈电连接；
在试验保护控制器内预设与每个待测样品对应的保护电流值，试验保护控制器通过采样电路确定每个待测样品试验时的泄漏电流，当任一待测样品试验时的泄漏电流超过对应的保护电流值时，试验保护控制器将相应的待测样品确定为试验保护样品；
当判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；
在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。
所述栅偏电压电路包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端接收栅偏电压VGG，限流电阻R1的第二端与低压继电器KM-LV常开触点的一端连接，低压继电器KM-LV常开触点的另一端与熔断器FU0的一端连接，熔断器FU0的另一端与待测样品的第一端连接。
所述反偏电压电路包括功率电阻R2，功率电阻R2的一端接收加载的反偏电压VR，功率电阻R2的另一端与高压继电器KM-HV常开触点的一端连接，高压继电器KM-HV常开触点的另一端与熔断器组内所有保护熔断器的第二端连接。
所述待测样品包括二极管器件、IGBT器件、MOSFET器件、HEMT器件、晶闸管器件、继电器。
一种反偏试验样品保护装置，包括若干待测样品、用于向待测样品加载栅偏电压的栅偏电压电路以及用于向待测样品加载反偏电压的反偏电压电路；还包括与待测样品适配连接的熔断器组以及低压继电器组，所述熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；
每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KMT0常开触点的一端连接，高压继电器KMT0常开触点的另一端接地；
还包括能采集待测样品试验过程中泄漏电流的采样电路，所述采样电路与试验保护控制器连接，所述试验保护控制器与低压继电器组内相应低压继电器的线圈电连接，且试验保护控制器还与高压继电器KM0线圈电连接；
在试验保护控制器内预设与每个待测样品对应的保护电流值，试验保护控制器通过采样电路确定每个待测样品试验时的泄漏电流，当任一待测样品试验时的泄漏电流超过对应的保护电流值时，试验保护控制器将相应的待测样品确定为试验保护样品；
当判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；
在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。
所述栅偏电压电路包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端接收栅偏电压VGG，限流电阻R1的第二端与低压继电器KM-LV常开触点的一端连接，低压继电器KM-LV常开触点的另一端与熔断器FU0的一端连接，熔断器FU0的另一端与待测样品的第一端连接。
所述反偏电压电路包括功率电阻R2，功率电阻R2的一端接收加载的反偏电压VR，功率电阻R2的另一端与高压继电器KM-HV常开触点的一端连接，高压继电器KM-HV常开触点的另一端与熔断器组内所有保护熔断器的第二端连接。
本发明的优点：保护电流值可以根据待测样品情况进行灵活设置，保护电流值可以设置为泄漏电流采集范围内的任意值。这样可以将保护电流值设置为待测样品所需要保护的漏电水平，可以在失效前期及时保护样品(有利于后期的失效分析)，保护精度高，保护更加有效。
保护动作速度非常快：高压继电器和低压继电器的动作所需要时间只有几个毫秒，这样能更快地保护待测样品，同时降低实施难度。
样品出现失效后，失效待测样品的电学应力被迅速切断，不会影响其它通道待测样品的测试。成本非常低：每个通道只需要一只普通的保护熔断器和一只普通的低压继电器。由于保护熔断器无须额定电流非常小的产品，故有很多低成本产品可能选择。高压继电器使用数量较少，也不会显著增加***的硬件成本。
试验保护控制器能记录每次试验被保护的待测样品，从而可以相应地替换相应的保护熔断器，不会显著地增加测试的复杂度，能实现精确及时的待测样品保护。
附图说明
图1为现有二极管进行试验时的原理图。
图2为现有IGBT器件进行试验的原理图。
图3为现有MOSFET器件/HEMT进行试验时的原理图。
图4为现有利用熔断器对多个待测样品进行试验保护的原理图。
图5为现有利用高压继电器对多个待测样品进行试验保护的原理图。
图6为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图6所示：为了达到保护触发电流可以灵活设置，提高保护动作的响应速度以及保护精准度，本发明提供若干待测样品、用于向待测样品加载栅偏电压的栅偏电压电路以及用于向待测样品加载反偏电压的反偏电压电路；还包括与待测样品适配连接的熔断器组以及低压继电器组，所述熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；
每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KMT0常开触点的一端连接，高压继电器KMT0常开触点的另一端接地；
还包括能采集待测样品试验过程中泄漏电流的采样电路，所述采样电路与试验保护控制器连接，所述试验保护控制器与低压继电器组内相应低压继电器的线圈电连接，且试验保护控制器还与高压继电器KM0线圈电连接；
在试验保护控制器内预设与每个待测样品对应的保护电流值，试验保护控制器通过采样电路确定每个待测样品试验时的泄漏电流，当任一待测样品试验时的泄漏电流超过对应的保护电流值时，试验保护控制器将相应的待测样品确定为试验保护样品；
当判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；
在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。
具体地，所述待测样品包括二极管器件、IGBT器件、MOSFET器件、HEMT器件、晶闸管器件、继电器。当然，待测样品的具体类型可以根据需要进行选择，此处不再赘述。对待测样品进行的反偏试验为高温反偏试验或高温高湿反偏试验，具体试验类型可以根据需要进行确定，此处不再赘述。通过栅偏电压电路能加载所需的栅偏电压，通过反偏电压电路能加载所需的反偏电压，利用栅偏电路、反偏电压能进行高温反偏试验或高温高湿反偏试验，具体试验过程可以参考上述说明，此处不再赘述。
为了能对试验过程中的待测样品进行保护，通过熔断器组、低压继电器组与若干待测样品配合，其中，熔断器组内的保护熔断器数量与待测样品数量相一致，同时，低压继电器组内低压继电器的数量与待测样品的数量相一致，从而对每个待测样品而言，每个待测样品与保护熔断器、低压继电器呈一一对应连接。如图6所示，若干待测样品分别为待测样品DUT1、待测样品DUT2、……，待测样品DUTn，熔断器组内的保护继电器分别为保护熔断器FUD1、保护熔断器FUD2、……，保护熔断器FUDn；低压继电器组内的低压继电器分别为低压继电器KMT1、低压继电器KMT2、……，低压继电器KTMn；对于任意一个待测样品DUTi(i的取值范围为1～n)，待测样品DUTi的第二端与保护熔断器FUDi的第一端连接，且与低压继电器KMTi常开触点的一端连接。此外，当待测样品采用不同器件时，待测样品的第一端、第二端所对应的端脚类型不同，待测样品的类型确定时，待测样品的第一端、第二端随之确定，只要能满足高温反偏试验、高温高湿反偏试验的要求即可，具体可以参考上述说明，此处不再赘述。
每个待测样品与相应的保护熔断器、低压继电器连接后，低压继电器的常开触点与高压继电器KMT0的常开触点连接，通过采样电路能采集每个待测样品在试验过程中的泄漏电流，具体采集每个待测样品泄漏电流的过程以及方式可以根据需要进行选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本发明实施例中，试验保护控制器可以采用现有常用的微处理器形式，具体可以根据需要进行选择，此处不再一一列举。试验保护控制器与采样电路、低压继电器组内低压继电器的线圈以及高压继电器KMT0的线圈电连接，试验保护控制器通过控制低压继电器线圈的得电状态、高压继电器KM0线圈的得电状态能分别控制低压继电器常开触点的开关状态、高压继电器KM0常开触点的开关状态。试验保护控制器控制低压继电器常开触点的开关过程、以及高压继电器常开触点的开关过程均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
根据待测样品的具体类型以及待测样品的特征参数，在试验保护控制器内预先设定保护电流值，具体设定保护电流值等过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。试验保护控制器接收采样电路采集的泄漏电流，试验保护控制器将接收的泄漏电流与对应待测样品的保护电流值比较，当任一试验样品的泄漏电流超过相应的保护电流值时，试验保护控制将相应的待测样品确定为试验保护样品。
在试验的若干待测样品中，当试验保护控制器判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。试验保护控制器对反偏电压电路输出反偏电压的控制与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
本发明实施例中，试验保护控制器处理上述的过程非常快，或以在秒级完在，不影响试验。熔断器熔断时，若不将反偏电压降到低压继电器的额定耐压之下，会有可能将低压继电器击穿的问题。比如，将需要将熔断器FUD1烧断时，依次闭合低压继电器KMT1的常开触点和高压继电器KMT0的常开触点。当低压继电器KMT1击穿后，其它通道的低压继电器的一端接地，另一端通过功率电阻R2与高压连接。若反偏电压太高，低压继电器KMT2～低压继电器KMTn将都会出现击穿而有可能导致低压继电器组损坏。
进一步地，所述栅偏电压电路包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端接收栅偏电压VGG，限流电阻R1的第二端与低压继电器KM-LV常开触点的一端连接，低压继电器KM-LV常开触点的另一端与熔断器FU0的一端连接，熔断器FU0的另一端与待测样品的第一端连接。
所述反偏电压电路包括功率电阻R2，功率电阻R2的一端接收加载的反偏电压VR，功率电阻R2的另一端与高压继电器KM-HV常开触点的一端连接，高压继电器KM-HV常开触点的另一端与熔断器组内所有保护熔断器的第二端连接。
本发明实施例中，栅偏电压VGG、反偏电压VR的具体大小等均可以参考相关标准说明，具体为本技术领域人员所熟知。低压继电器KM-LV常开触点、高压继电器KM-HV常开触点的开关状态均可以由试验保护控制器进行控制。
具体地，初始测试状态时，高压继电器KM0的常开触点、和所有低压继电器的常开触点均处于打开状态，此时整个试验电路的工作与现有熔断器的保护方案无异。当任一待测样品(假设第i个通道)的泄漏电流增加并超过了预设的电流保护值时(如1mA)，试验保护控制器会控制低压继电器KMTi的线圈得到，使得低压继电器KMTi的常开触点闭合，然后控制高压继电器KM0的常开触点闭合。此时，待测样品的高压侧被强行接地而被保护。另外，保护熔断器FUDi的第一端也被强行接地，此时会有较大的电流通过保护熔断器FUDi，电流大小为VR/R2，设计时要保证此值远大于保护熔断器FUDi额定电流。例如2kV的VR可以用1kΩ的功率电阻R2，则保护熔断器FUDi将瞬间通过2A的电流(假设电源的输出电流能力高于2A)。如果选用额定电流低于1A的保护熔断器，则保护熔断器FUDi将被快速熔断(额定电流越小，熔断速度越快)。保护熔断器熔断后，可以将低压继电器KMTi的常开触点再次处于打开状态、高压继电器KM0的常开触点再次打开(分类时序不用做限制)。此时，由于保护熔断器FUDi已经被熔断，待测样品脱离高压偏置从而被保护。
高压继电器KM0主要是用于承受耐压，防止低压继电器的常开触点间承受较高的电压而击穿或拉弧。进行保护动作时首先要闭合相应通道的低压继电器，此时，高压继电器KM0两个触头间承受高压，再通过高压断电器KM0去接通高压。
由上述说明可知，本发明的反偏试验样品保护装置，包括若干待测样品、用于向待测样品加载栅偏电压的栅偏电压电路以及用于向待测样品加载反偏电压的反偏电压电路；还包括与待测样品适配连接的熔断器组以及低压继电器组，所述熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；
每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KMT0常开触点的一端连接，高压继电器KMT0常开触点的另一端接地；
还包括能采集待测样品试验过程中泄漏电流的采样电路，所述采样电路与试验保护控制器连接，所述试验保护控制器与低压继电器组内相应低压继电器的线圈电连接，且试验保护控制器还与高压继电器KM0线圈电连接；
在试验保护控制器内预设与每个待测样品对应的保护电流值，试验保护控制器通过采样电路确定每个待测样品试验时的泄漏电流，当任一待测样品试验时的泄漏电流超过对应的保护电流值时，试验保护控制器将相应的待测样品确定为试验保护样品；
当判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；
在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。
本发明实施例中，试验保护控制器、采样电路、反偏电压电路、栅偏电压电路、熔断器组以及低压继电器组等的配合工作过程均可以参考上述说明，此处不再赘述。
本发明保护电流值可以根据待测样品情况进行灵活设置，保护电流值可以设置为泄漏电流采集范围内的任意值。这样可以将保护电流值设置为待测样品所需要保护的漏电水平，可以在失效前期及时保护样品(有利于后期的失效分析)，保护精度高，保护更加有效。
保护动作速度非常快，高压继电器和低压继电器的动作所需要时间只有几个毫秒，这样能更快地保护待测样品，同时降低实施难度。
样品出现失效后，失效待测样品的电学应力被迅速切断，不会影响其它通道待测样品的测试。
成本非常低：虽然使用了熔断器，但保护电流上限不再受限于熔断器的熔断电流。每个通道只需要一只普通的保护熔断器和一只普通的低压继电器。由于保护熔断器无须额定电流非常小的(100mA～1A范围的额定电流即可)产品，故有很多低成本产品可能选择(每只小于1元)，低压继电器的价格也约2元。高压继电器使用数量较少，也不会显著增加***的硬件成本。
试验保护控制器能记录每次试验被保护的待测样品，从而可以相应地替换相应的保护熔断器，不会显著地增加测试的复杂度，能实现精确及时的待测样品保护。
Claims (7)
1.一种反偏试验样品保护方法，提供若干待测样品、用于向待测样品加载栅偏电压的栅偏电压电路以及用于向待测样品加载反偏电压的反偏电压电路；其特征是：还包括与待测样品适配连接的熔断器组以及低压继电器组，所述熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；
每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KMT0常开触点的一端连接，高压继电器KMT0常开触点的另一端接地；
还包括能采集待测样品试验过程中泄漏电流的采样电路，所述采样电路与试验保护控制器连接，所述试验保护控制器与低压继电器组内相应低压继电器的线圈电连接，且试验保护控制器还与高压继电器KM0线圈电连接；
在试验保护控制器内预设与每个待测样品对应的保护电流值，试验保护控制器通过采样电路确定每个待测样品试验时的泄漏电流，当任一待测样品试验时的泄漏电流超过对应的保护电流值时，试验保护控制器将相应的待测样品确定为试验保护样品；
当判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；
在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。
2.根据权利要求1所述的反偏试验样品保护方法，其特征是：所述栅偏电压电路包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端接收栅偏电压VGG，限流电阻R1的第二端与低压继电器KM-LV常开触点的一端连接，低压继电器KM-LV常开触点的另一端与熔断器FU0的一端连接，熔断器FU0的另一端与待测样品的第一端连接。
3.根据权利要求1所述的反偏试验样品保护方法，其特征是：所述反偏电压电路包括功率电阻R2，功率电阻R2的一端接收加载的反偏电压VR，功率电阻R2的另一端与高压继电器KM-HV常开触点的一端连接，高压继电器KM-HV常开触点的另一端与熔断器组内所有保护熔断器的第二端连接。
4.根据权利要求1所述的反偏试验样品保护方法，其特征是：所述待测样品包括二极管器件、IGBT器件、MOSFET器件、HEMT器件、晶闸管器件、继电器。
5.一种反偏试验样品保护装置，包括若干待测样品、用于向待测样品加载栅偏电压的栅偏电压电路以及用于向待测样品加载反偏电压的反偏电压电路；其特征是：还包括与待测样品适配连接的熔断器组以及低压继电器组，所述熔断器组内包括与待测样品数量相一致的保护熔断器，低压继电器组内包括与待测样品数量相一致的低压继电器；
每个待测样品的第一端与栅偏电压电路电连接，待测样品的第二端与熔断器组内相应保护熔断器的第一端以及低压继电器组内相应低压继电器常开触点的第一端连接，熔断器的第二端与反偏电压电路电连接，低压继电器常开触点的第二端与高压继电器KMT0常开触点的一端连接，高压继电器KMT0常开触点的另一端接地；
还包括能采集待测样品试验过程中泄漏电流的采样电路，所述采样电路与试验保护控制器连接，所述试验保护控制器与低压继电器组内相应低压继电器的线圈电连接，且试验保护控制器还与高压继电器KM0线圈电连接；
在试验保护控制器内预设与每个待测样品对应的保护电流值，试验保护控制器通过采样电路确定每个待测样品试验时的泄漏电流，当任一待测样品试验时的泄漏电流超过对应的保护电流值时，试验保护控制器将相应的待测样品确定为试验保护样品；
当判定存在试验保护样品时，试验保护控制器降低反偏电压电路输出的反偏电压，以使得反偏电压电路输出的反偏电压低于低压继电器的额定电压，且试验保护控制器将与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点、高压继电器KMT0的常开触点依次闭合，以使得与试验保护样品连接的熔断器熔断；
与试验保护样品对应连接的熔断器熔断后，试验保护控制器将高压继电器KMT0的常开触点、与试验保护样品对应连接低压继电器的常开触点依次断开；
在高压继电器KMT0的常开触点断开后，试验保护控制器在将反偏电压电路的输出电压恢复到所需的电压值。
6.根据权利要求5所述反偏试验样品保护装置，其特征是：所述栅偏电压电路包括限流电阻R1，限流电阻R1的第一端接收栅偏电压VGG，限流电阻R1的第二端与低压继电器KM-LV常开触点的一端连接，低压继电器KM-LV常开触点的另一端与熔断器FU0的一端连接，熔断器FU0的另一端与待测样品的第一端连接。
7.根据权利要求5所述反偏试验样品保护装置，其特征是：所述反偏电压电路包括功率电阻R2，功率电阻R2的一端接收加载的反偏电压VR，功率电阻R2的另一端与高压继电器KM-HV常开触点的一端连接，高压继电器KM-HV常开触点的另一端与熔断器组内所有保护熔断器的第二端连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811188609.0A CN109406980B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 反偏试验样品保护方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811188609.0A CN109406980B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 反偏试验样品保护方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109406980A true CN109406980A (zh) | 2019-03-01 |
| CN109406980B CN109406980B (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=65467803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811188609.0A Active CN109406980B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 反偏试验样品保护方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109406980B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273201A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-06-12 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 一种小型熔断器耐久性试验测试装置及测试方法 |
| CN111751695A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-09 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种igbt器件测试装置及测试方法 |
| CN113514746A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-10-19 | 华电(烟台)功率半导体技术研究院有限公司 | 一种高压大功率器件的高温高湿高压反偏测试***及其测试方法 |
| WO2024000186A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | Innoscience (suzhou) Semiconductor Co., Ltd. | Protection circuit for high temperature reverse bias test |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2296083Y (zh) * | 1997-05-28 | 1998-10-28 | 秦文波 | 高压线路短路故障性质判断保护装置 |
| CN201352253Y (zh) * | 2008-12-24 | 2009-11-25 | 兖矿鲁南化肥厂 | 电子保护试验测试箱 |
| CN101876684A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-11-03 | 深圳和而泰智能控制股份有限公司 | 可控硅失效检测与保护方法及其装置 |
| CN102313848A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 山东新焦点龙盛汽车配件有限公司 | 过流保护器检测装置 |
| CN103078357A (zh) * | 2012-03-09 | 2013-05-01 | 柴冬燕 | 电动汽车用智能车载高压配电管理单元 |
| CN106124954A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-16 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 碳化硅二极管和mos管动态测试的限流保护方法及*** |
-
2018
- 2018-10-12 CN CN201811188609.0A patent/CN109406980B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2296083Y (zh) * | 1997-05-28 | 1998-10-28 | 秦文波 | 高压线路短路故障性质判断保护装置 |
| CN201352253Y (zh) * | 2008-12-24 | 2009-11-25 | 兖矿鲁南化肥厂 | 电子保护试验测试箱 |
| CN101876684A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-11-03 | 深圳和而泰智能控制股份有限公司 | 可控硅失效检测与保护方法及其装置 |
| CN102313848A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 山东新焦点龙盛汽车配件有限公司 | 过流保护器检测装置 |
| CN103078357A (zh) * | 2012-03-09 | 2013-05-01 | 柴冬燕 | 电动汽车用智能车载高压配电管理单元 |
| CN106124954A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-11-16 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 碳化硅二极管和mos管动态测试的限流保护方法及*** |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273201A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-06-12 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 一种小型熔断器耐久性试验测试装置及测试方法 |
| CN111273201B (zh) * | 2019-04-12 | 2022-03-01 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 一种小型熔断器耐久性试验的测试方法 |
| CN111751695A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-09 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种igbt器件测试装置及测试方法 |
| CN111751695B (zh) * | 2020-07-02 | 2023-03-14 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种igbt器件测试装置及测试方法 |
| CN113514746A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-10-19 | 华电(烟台)功率半导体技术研究院有限公司 | 一种高压大功率器件的高温高湿高压反偏测试***及其测试方法 |
| WO2024000186A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | Innoscience (suzhou) Semiconductor Co., Ltd. | Protection circuit for high temperature reverse bias test |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109406980B (zh) | 2020-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109406980B (zh) | 反偏试验样品保护方法及装置 | |
| US10116132B2 (en) | Device for efficient direct current interruption | |
| CN109425816B (zh) | 测试mos功率开关 | |
| CN104764988B (zh) | 一种功率器件的失效测试电路和失效测试方法 | |
| US10176957B2 (en) | Alternating current circuit breaker with self-test capability | |
| US20120234796A1 (en) | hvdc breaker and control apparatus for controlling an hvdc breaker | |
| EP3542386B1 (de) | Niederspannungs-schutzschaltgerät | |
| EP3529817B1 (de) | Niederspannungs-schutzschaltgerät | |
| US10955477B2 (en) | Power distribution health management and monitoring | |
| CN101149392A (zh) | 一种晶片测试卡的过电流保护方法及相应的晶片测试*** | |
| US10998708B2 (en) | Low-voltage protection device | |
| US11069502B2 (en) | DC circuit breaker | |
| US20230268723A1 (en) | Method for Determining the State of an Electrical Switchgear Assembly, Monitoring Unit for an Electrical Switchgear Assembly, And Electrical Switchgear Assembly | |
| DE102014226475B3 (de) | Gleichstromschaltvorrichtung und Verfahren zur Steuerung | |
| US5815353A (en) | Overvoltage protector | |
| US4263491A (en) | Method for checking electric contacts of an enclosed-type switching device and an auxiliary apparatus for use with the switching device to use the method | |
| CN115752779A (zh) | 一种在线监测结温的方法及电路 | |
| US10910992B2 (en) | Method and device for detecting a stray electric arc in a photovoltaic installation | |
| CN114019341A (zh) | Igbt动态测试的过电流保护电路及igbt动态测试*** | |
| CN208477066U (zh) | 一种测试装置及校验仪 | |
| CN207817142U (zh) | 加热器测试电路 | |
| US20230187159A1 (en) | Protection circuit for a simulated battery cell | |
| CN112053862B (zh) | 一种开关接点性能检测*** | |
| He et al. | Investigation of Switching Characteristics of Contact Materials for Inductive Load | |
| CN110620019B (zh) | 混合式直流接触器及其在线诊断*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |