一种功率半导体器件的测试夹具及测试方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种功率半导体器件的测试夹具及测试方法。

背景技术

阻抗分析仪是一种测量电子器件、电路以及各种元件材料的有效阻抗、导纳、电感、电容介电损耗和品质因素的仪器，这些参数的测量，可为被测元件的匹配电路的设计提供数据。因此阻抗分析仪是电子测量分析中必不可少的仪器。

功率半导体器件的栅极电容反映了器件的栅极特性，其与器件的栅极可靠性直接相关。由于功率半导体器件复杂的栅极结构，其栅极总电容Cg包含了外延层、沟道区、n+源区(NMOSFET)以及栅源、栅漏的重叠电容。根据栅极总电容难以分析在器件的沟道或外延层发生积累、反型、耗尽时，每部分电容对栅极电容的影响。因此器件的栅极分离电容Cgs和Cgd的特性就显得尤为重要。栅极分离电容将栅极电容分为Cgs和Cgd两部分，能够直观分析在器件工作的每个阶段对应的结构参数变化，进而分析影响栅极可靠性的因素，为器件的栅极使用及结构设计提供重要的理论指导。

借助阻抗分析仪对元器件进行测试时需要通过测量夹具将其与被测元件连接起来。根据被测物的不同，适配阻抗分析仪的测量夹具也不同。其中，测量带引脚或引线的元件所用夹具是16047E夹具。该夹具设有两个紧固接线插槽，即高电平端(HIGH)插槽和低电平端(LOW)插槽。当16047E 用于测试功率半导体器件的栅极分离电容时，需将不被测试的第三端引脚弯折连接至屏蔽端，既不便于操作，同时也易对器件造成损坏。此外，在切换测试的电容参数时，需人为将被测器件取下，改变器件的连接位置，并重复对第三端器件的弯折操作，整个过程测试繁琐，费时费力，且测量结果易受人为因素的影响而不稳定。

因此，现有测试夹具存在需要对第三端器件弯折损伤被测器件、需要重复取下被测器件测试工序复杂的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率半导体器件的测试夹具及测试方法，通过继电器来改变连接关系，无需对被测器件的第三端进行弯折即可完成测试，防止被测器件的损伤，同时，无需对被测器件进行位置更换即可切换被测参数，简化测试工序。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种功率半导体器件的测试夹具，包括：PCB板和设置在所述PCB板上的绝缘插座、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第一BNC母座以及第二BNC母座；

所述绝缘插座用于放置功率半导体器件；

所述第一继电器设有第一电源端、第一接地端、第一公共端、第一常闭端和第一常开端，所述第二继电器设有第二电源端、第二接地端、第二公共端、第二常闭端和第二常开端，所述第三继电器设有第三电源端、第三接地端、第三公共端、第三常闭端和第三常开端；

所述第一接地端、所述第二接地端和所述第三接地端均接地；所述第一公共端和所述功率半导体器件的栅极连接，所述第一常闭端和所述第一BNC 母座的信号端连接，所述第一常开端和所述第一BNC母座的屏蔽端连接；所述第二公共端和所述第二BNC母座的屏蔽端连接，所述第三公共端和所述第二BNC母座的信号端连接，所述第二常闭端和所述第三常闭端均和所述功率半导体器件的漏极连接，所述第二常开端和所述第三常开端均和所述功率半导体器件的源极连接；

所述第一BNC母座和阻抗分析仪的高电平端连接，所述第二BNC母座和所述阻抗分析仪的低电平端连接；所述第一BNC母座的屏蔽端和所述第二BNC母座的屏蔽端连接。

可选的，还包括：电源模块，所述第一电源端通过第一开关和所述电源模块连接，所述第二电源端通过第二开关和所述电源模块连接，所述第三电源端通过第三开关和所述电源模块连接。

可选的，所述PCB板包括第一端面和第二端面；

所述第一开关、所述第一继电器、所述第二开关、所述第二继电器、所述第三开关和所述绝缘插座均设置在所述第一端面上；

所述第三继电器、所述第一BNC母座和所述第二BNC母座均设置在所述第二端面上；

所述绝缘插座设置于所述PCB板的中心；

所述第一BNC母座和所述第二BNC母座关于轴线对称，所述轴线为过所述中心的直线；

所述第二开关和所述第三开关关于所述轴线对称，所述第二继电器和所述第三继电器关于所述轴线对称。

可选的，所述电源模块包括：电源适配器和直流电源转接板；所述电源适配器和所述直流电源转接板的输入端口连接，所述直流电源转接板的排针输出端口和所述PCB板连接。

可选的，所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器均为 BESTEP T73继电器。

可选的，所述绝缘插座是TO-247插座。

可选的，所述第一BNC母座和所述第二BNC母座均为直插Q9母座。

可选的，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均为二端船型开关。

一种功率半导体器件的测试方法，应用于上述功率半导体器件的测试夹具，所述测试方法包括：

控制第一公共端和第一常闭端导通，第二公共端和第二常闭端导通，第三公共端和第三常开端导通，使得功率半导体器件的栅极和第一BNC母座的信号端连接，所述功率半导体器件的漏极和第二BNC母座的屏蔽端连接，所述功率半导体器件的源极和所述第二BNC母座的信号端连接，以测量所述功率半导体器件的栅源电容；

控制所述第一公共端和所述第一常闭端导通，所述第二公共端和所述第二常开端导通接，所述第三公共端和所述第三常闭端导通，使得所述功率半导体器件的栅极和所述第一BNC母座的信号端连接，所述功率半导体器件的源极和所述第二BNC母座的屏蔽端连接，所述功率半导体器件的漏极和所述第二BNC母座的信号端连接，以测量所述功率半导体器件的栅漏电容。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种功率半导体器件的测试夹具及测试方法，测试夹具包括：PCB板和设置在所述PCB板上的绝缘插座、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第一BNC母座以及第二BNC母座。第一继电器控制功率半导体器件的栅极和第一BNC母座的信号端或者屏蔽端连接，第二继电器控制第二BNC母座的屏蔽端和功率半导体器件的源极或者漏极连接，第三继电器控制第二BNC母座的信号端和功率半导体器件的源极或者漏极连接。该功率半导体器件的测试夹具通过继电器来改变连接关系，无需对被测器件的第三端进行弯折即可完成测试，防止了被测器件的损伤，同时，无需对被测器件进行位置更换即可切换被测参数，简化了测试工序。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第一端面结构图；

图2为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第二端面结构图；

图3为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的电路原理图；

图4为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第一端面PCB 板布局图；

图5为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第二端面PCB 板布局图。

符号说明：1-PCB板，2-绝缘插座，3-第一继电器，4-第二继电器，5- 第三继电器，6-第一BNC母座，7-第二BNC母座，8-第一开关，9-第二开关，10-第三开关，11-电源适配器，12-直流电源转接板，13-电源输出端，14- 接地输出端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种功率半导体器件的测试夹具及测试方法，旨在通过继电器来改变连接关系，无需对被测器件的第三端进行弯折即可完成测试，防止被测器件的损伤，同时，无需对被测器件进行位置更换即可切换被测参数，简化测试工序，可应用于电力电子技术领域。本发明公开的测试夹具，通过继电器来改变连接关系，无需对被测器件的第三端进行弯折即可完成测试，防止了被测器件的损伤，同时，无需对被测器件进行位置更换即可切换被测参数，简化了测试工序。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第一端面结构图。图2为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第二端面结构图。图3为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的电路原理图。如图1、图2和图3所示，本实施例中的功率半导体器件的测试夹具，包括： PCB板1和设置在PCB板1上的绝缘插座2、第一继电器3、第二继电器4、第三继电器5、第一BNC母座6以及第二BNC母座7。

绝缘插座2用于放置功率半导体器件。

第一继电器3设有第一电源端、第一接地端、第一公共端、第一常闭端和第一常开端，第二继电器4设有第二电源端、第二接地端、第二公共端、第二常闭端和第二常开端，第三继电器5设有第三电源端、第三接地端、第三公共端、第三常闭端和第三常开端。

第一接地端、第二接地端和第三接地端均接地；第一公共端和功率半导体器件的栅极连接，第一常闭端和第一BNC母座6的信号端连接，第一常开端和第一BNC母座6的屏蔽端连接；第二公共端和第二BNC母座7的屏蔽端连接，第三公共端和第二BNC母座7的信号端连接，第二常闭端和第三常闭端均和功率半导体器件的漏极连接，第二常开端和第三常开端均和功率半导体器件的源极连接。

第一BNC母座6和阻抗分析仪的高电平端连接，第二BNC母座7和阻抗分析仪的低电平端连接；第一BNC母座6的屏蔽端和第二BNC母座7的屏蔽端连接。

作为一种可选的实施方式，测试夹具还包括：电源模块，第一电源端通过第一开关8和电源模块连接，第二电源端通过第二开关9和电源模块连接，第三电源端通过第三开关10和电源模块连接。图3中K-HIGH为第一继电器3，K-GGND为第二继电器4，K-SINGAL为第三继电器5，S-HIGH为第一开关8，S-GGND为第二开关9，S-SINGAL为第三开关10。

作为一种可选的实施方式，PCB板1包括第一端面(正面)和第二端面 (反面)。

第一开关8、第一继电器3、第二开关9、第二继电器4、第三开关10 和绝缘插座2均设置在第一端面(正面)上。

第三继电器5、第一BNC母座6和第二BNC母座7均设置在第二端面 (反面)上。

绝缘插座2设置于PCB板1的中心。

第一BNC母座6和第二BNC母座7关于轴线对称，轴线为过中心的直线。

第二开关9和第三开关10关于轴线对称，第二继电器4和第三继电器5 关于轴线对称。

图4为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第一端面PCB 板布局图。图5为本发明实施例提供的功率半导体器件的测试夹具的第二端面PCB板布局图。如图4和图5所示，在上述连接关系中，电路为对称紧凑布局。

作为一种可选的实施方式，电源模块包括：电源适配器11和直流电源转接板12；电源适配器11和直流电源转接板12的输入端口连接，直流电源转接板12的排针输出端口和PCB板1连接。

排针输出端口有4路，包括：2路电源输出端13和2路接地输出端14。

作为一种可选的实施方式，第一继电器3、第二继电器4和第三继电器 5均为BESTEP T73继电器。

作为一种可选的实施方式，绝缘插座2是TO-247插座。

作为一种可选的实施方式，第一BNC母座6和第二BNC母座7均为直插Q9母座。

作为一种可选的实施方式，第一开关8、第二开关9和第三开关10均为二端船型开关。

本发明还提供了一种功率半导体器件的测试方法，应用于上述功率半导体器件的测试夹具，测试方法包括：

控制第一公共端和第一常闭端导通，第二公共端和第二常闭端导通，第三公共端和第三常开端导通，使得功率半导体器件的栅极和第一BNC母座 6的信号端连接，功率半导体器件的漏极和第二BNC母座7的屏蔽端连接，功率半导体器件的源极和第二BNC母座7的信号端连接，以测量功率半导体器件的栅源电容。

控制第一公共端和第一常闭端导通，第二公共端和第二常开端导通，第三公共端和第三常闭端导通，使得功率半导体器件的栅极和第一BNC母座 6的信号端连接，功率半导体器件的源极和第二BNC母座7的屏蔽端连接，功率半导体器件的漏极和第二BNC母座7的信号端连接，以测量功率半导体器件的栅漏电容。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、本发明通过继电器来改变连接关系，无需对被测器件的第三端进行弯折即可完成测试，防止了被测器件的损伤。

2、本发明通过继电器来改变连接关系，无需对被测器件进行位置更换即可切换被测参数，简化了测试工序。

3、本发明通过电路的对称紧凑布局与回路的优化设计，减小了屏蔽端的寄生电感，提高了测试精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置、方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。