基于开关瞬态振荡过程的半导体器件输出结电容测量方法研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.10.007

电器与能效管理技术 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (10): 42-47.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2024.10.007

基于开关瞬态振荡过程的半导体器件输出结电容测量方法研究

李昊阳¹, 郑艳文², 李皓³, 陈瑞文¹, 胡斯登¹

1.浙江大学电气工程学院, 浙江杭州 310027
2.卧龙电气驱动集团股份有限公司, 浙江绍兴 312300
3.中国船舶集团有限公司七〇五研究所, 云南昆明 650033

收稿日期:2024-07-05 出版日期:2024-10-30 发布日期:2024-12-12
作者简介:李昊阳(2002—),男,研究方向为电力电子技术。|郑艳文(1983—),男,高级工程师,博士,主要从事大容量变流器设计方法及应用研究。|李皓(1990—),男,高级工程师,主要从事水下特种能源动力系统设计工作。
基金资助:
中央高校基本科研业务费专项资金资助(226-2024-00072)

Research on Measurement Method for Output Junction Capacitance of Semiconductor Devices Based on Transient Switching Oscillation Process

LI Haoyang¹, ZHENG Yanwen², LI Hao³, CHEN Ruiwen¹, HU Sideng¹

1. College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2. Wolong Electric Group Co.,Ltd.,Shaoxing 312300,China
3. CSSC Kunming Branch of the 705 Research Insititute, Kunming 650033, China

Received:2024-07-05 Online:2024-10-30 Published:2024-12-12

摘要/Abstract

摘要：

半导体器件输出结电容随电压的升高非线性变化。为准确提取高压工况下输出结电容,提出一种基于开关瞬态振荡过程的半导体器件输出结电容测量方法。首先,探讨器件关断瞬态激发的高频振荡特征与结电容的数学关系,并形成对应的测量步骤。其次,从寄生电感、寄生电阻2个方面对影响精度的因素进行讨论。最后,搭建测试平台,对不同型号及封装的半导体器件进行测量结果的验证。实验表明,所提方法能够测量器件额定工作点处的输出结电容值,具有测试一致性高、可扩展性强等优势。

关键词: 非线性, 关断振荡, 输出结电容, 高压半导体器件

Abstract:

The output capacitance of semiconductor devices exhibits nonlinear changes with increasing voltage.In order to accurately extract the output junction capacitance under high voltage operating conditions,a measured method for the output junction capacitance of semiconductor devices based on the transient switching oscillation process is proposed.Firstly,the mathematical relationship between the high frequency oscillation frequency of device turnoff transient excitation and the junction capacitance are explored,and the corresponding extraction steps is formed.Secondly,the factors affecting the accuracy are discussed from the perspectives of parasitic inductance and parasitic resistance.Finally,a testing platform is built and the extraction results of semiconductor devices of different models and packages are verified.The experiment shows that the proposed method can extract the output junction capacitance value at the rated operating point of the device,and has advantages such as high testing consistency and strong scalability.

Key words: non linearity, turn off oscillation, output junction capacitance, high voltage semiconductor devices

中图分类号:

TM401.1

李昊阳, 郑艳文, 李皓, 陈瑞文, 胡斯登. 基于开关瞬态振荡过程的半导体器件输出结电容测量方法研究[J]. 电器与能效管理技术, 2024, 0(10): 42-47.

LI Haoyang, ZHENG Yanwen, LI Hao, CHEN Ruiwen, HU Sideng. Research on Measurement Method for Output Junction Capacitance of Semiconductor Devices Based on Transient Switching Oscillation Process[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2024, 0(10): 42-47.

图/表 15

图1

图2

图3

图4

图5

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图8

图9

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表1

图11

表2

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参考文献 12

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母线电压/V	测量值/pF	数据手册值/pF	相对误差/%
100	108.4	110.8	2.2
200	85.2	87.7	2.9
300	82.2	84.5	2.7

母线电压/V	测量值/nF	数据手册值/nF	相对误差/%
1 000	4.278	4.217	1.4
1 250	3.826	3.925	2.5
1 500	3.938	3.827	2.9

母线电压/V	测量值/pF	阻抗分析仪值/pF	相对误差/%
100	79.1	81.6	3.0
200	74.3	73.0	1.8
400	70.6	72.0	1.9

基于开关瞬态振荡过程的半导体器件输出结电容测量方法研究

Research on Measurement Method for Output Junction Capacitance of Semiconductor Devices Based on Transient Switching Oscillation Process

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