CN113156289A - 非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置及方法 - Google Patents

非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置及方法，其包括电容器Cm、电感元件Lm、被测非全控型半导体器件、二极管、第1半导体器件T1、第2半导体器件T2和高精度同轴电阻。电容器Cm和电感元件Lm串联构成LC串联支路；被测非全控型半导体器件与二极管组成被测非全控型半导体器件支路；第1半导体器件T1和高精度同轴电阻串联构成反向电流测试支路，第2半导体器件T2构成正向导通支路，该装置采用双支路结构，既满足器件测试对正向电流峰值的要求，又可以实现对反向恢复电流的精准测试。

Description

非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置及方法
技术领域
本发明涉及高精度电流测试装备，尤其是涉及非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置及方法。
背景技术
半导体器件是当今新能源电力***的重要组成部分，换流阀、无功补偿装置，直流断路器等关键电气装备都由大量半导体器件组成。而半导体器件的瞬态开断会带来一系列电压过冲、振荡等电磁干扰以及显著的能量损耗，影响了装备性能。因此，研究半导体器件的瞬态开断特性十分必要，尤其是器件关断过程的反向恢复特性。但是，对于非全控型半导体器件，诸如二极管、晶闸管的反向恢复特性，采用传统的LC振荡回路进行测试时，为了能够符合实际工况，正向电流峰值往往远大于反向恢复电流峰值。而对于一个高精度电流测试装备而言，当具有大测量范围时其测试精度往往较低，如何兼顾大测试范围的同时保证小电流测试的精度是获得非全控型半导体器件精确反向恢复特性亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置及方法，该装置既满足器件测试对正向电流峰值的要求，又可以实现对反向恢复电流的精准测试。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案如下：
非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置，包括电容器Cm、电感元件Lm、被测非全控型半导体器件、二极管、第1半导体器件T1、第2半导体器件T2和高精度同轴电阻，所述电容器Cm和电感元件Lm串联构成LC串联支路；所述被测非全控型半导体器件的发射极与二极管的输入端连接，被测非全控型半导体器件的集电极与所述二极管的输出端连接组成被测非全控型半导体器件支路；所述第1半导体器件T1和高精度同轴电阻串联构成反向电流测试支路，第2半导体器件T2 构成正向导通支路，LC串联支路、被测非全控型半导体器件支路依次串联连接，反向电流测试支路和正向导通支路并联连接后接入到LC串联支路和被测非全控型半导体器件支路的串联电路中，形成闭合回路。
所述的非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置的测试方法，包括以下步骤：
①首先给电容器充电至U ch，为电路提供电能，并保持被测非全控型半导体器件处于触发状态；
②触发T2导通，电流通过正向导通支路；
③经过∆t 1时间后，电流快接近于第一个过点时，关断T2；
④此时T2被关断，导通T1，电流i转移至反向电流测试支路，直至测试结束。
导通第1半导体器件T1切换到反向电流测试支路后，产生反向恢复电流，反向恢复电流产生向下的尖峰。
本发明所具有的优点和有益效果是：
本发明非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置，当被测非全控型半导体器件由正向导通转换为外加负电压截止时，这些存储的少数载流子的消失需要一定时间，这段时间就是半导体器件的反向恢复时间，这段时间里在半导体中形成的电流即为半导体器件的反向恢复电流。这样流过同轴电阻的电流极小，可以采用小量程范围的同轴电阻，而小量程同轴电阻测试精度较高。
采用双支路结构，首先给电容器充电，经过非全控型半导体器件，让大的正向电流通流过程和小电流反向恢复过程分别流过两个不同的支路，配合使用小量程高精度同轴电阻进行测试，既满足器件测试对正向电流峰值的要求，又可以实现对反向恢复电流的精准测试。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：
图1是本发明非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置的测试电路结构图；
图2是本发明非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置的电路原理图；
图3是本发明非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试方法的时序图；
图4是本发明非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试方法的电流波形示意图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细的描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本发明非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试***，包括电容器Cm、电感元件Lm、被测非全控型半导体器件1、二极管3、第1半导体器件T1、第2半导体器件T2和高精度同轴电阻2，所述电容器Cm和电感元件Lm串联构成LC串联支路；所述被测非全控型半导体器件1的发射极与二极管的输入端连接，被测非全控型半导体器件的集电极与所述二极管的输出端连接组成被测非全控型半导体器件支路；所述第1半导体器件T1和高精度同轴电阻2串联构成反向电流测试支路，第2半导体器件T2 构成正向导通支路，LC串联支路、被测非全控型半导体器件支路依次串联连接，反向电流测试支路和正向导通支路并联连接后接入到LC串联支路和被测非全控型半导体器件支路的串联电路中，形成闭合回路。所述被测非全控性半导体器件支路用于根据所述电源产生模拟电流；所述正向导通支路用于导通正向电流；所述反向电流测试支路用于导通反向电流。反向电压可调的反向恢复特性测试电路包括：LC串联支路、被测非全控型半导体器件、反向电流测试支路以及正向导通支路。LC串联支路为电路提供电源；正向导通支路通过T2控制，能够导通正向电流，反向电流测试支路通过T1控制，能够导通反向电流。
非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试***的测试方法，包括以下步骤：
①首先给电容器充电至U ch，为电路提供电能，并保持被测非全控型半导体器件处于触发状态。
②触发T2导通，电流通过正向导通支路。电流通过正向导通支路，被测非全控型半导体器件内加正向电压导通时，被测非全控型半导体pn结上有非平衡少数载流子的积累，形成所谓电荷存储效应。
③ 经过∆t 1时间后，电流快接近于第一个过点时，关断T2。
④此时T2被关断，导通T1，电流i转移至反向电流测试支路，直至测试结束。T1和T2切换时，如图3所示，时序图的曲线会发生突变。
当被测非全控型半导体器件由正向导通转换为外加负电压截止时，这些存储的少数载流子的消失需要一定时间，这段时间就是被测非全控型半导体器件的反向恢复时间，这段时间里在被测非全控型半导体器件中形成的电流即为被测非全控型半导体器件的反向恢复电流，这样流过高精度同轴电阻的电流极小，所述反向电流测试支路配合使用小量程高精度同轴电阻进行测试，而小量程同轴电阻测试精度较高。
由于电路导通从T2变为T1，原来的续流通路不复存在，电感能量以磁能存在，此时电路完全由电容提供电能。
如图4所示，原来的续流通路向上，切换后电感要充电，电容要充电，此时反向恢复电流将产生向下的尖峰。
这样让大的正向电流通流过程和小电流反向恢复过程分别流过两个不同的支路，配合使用使用小量程高精度同轴电阻进行测试，既满足器件测试对正向电流峰值的要求，又可以实现对反向恢复电流的精准测试。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (3)

1.非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置，其特征在于：包括电容器Cm、电感元件Lm、被测非全控型半导体器件1、二极管3、第1半导体器件T1、第2半导体器件T2和高精度同轴电阻2，所述电容器Cm和电感元件Lm串联构成LC串联支路；所述被测非全控型半导体器件1的发射极与二极管的输入端连接，被测非全控型半导体器件的集电极与所述二极管的输出端连接组成被测非全控型半导体器件支路；所述第1半导体器件T1和高精度同轴电阻2串联构成反向电流测试支路，第2半导体器件T2 构成正向导通支路，LC串联支路、被测非全控型半导体器件支路依次串联连接，反向电流测试支路和正向导通支路并联连接后接入到LC串联支路和被测非全控型半导体器件支路的串联电路中，形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
首先给电容器充电至U ch，为电路提供电能，并保持被测非全控型半导体器件处于触发状态；
触发T2导通，电流通过正向导通支路；
经过∆t 1时间后，电流快接近于第一个过点时，关断T2；
④此时T2被关断，导通T1，电流i转移至反向电流测试支路，直至测试结束。
3.根据权利要求2所述的非全控型半导体器件反向恢复电流高精度测试装置的测试方法，其特征在于：导通第1半导体器件T1切换到反向电流测试支路后，产生反向恢复电流，反向恢复电流产生向下的尖峰。
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