吉时利高电压数字源表实现高功率半导体测试

•电阻测量可达200 TΩ•电流测量范围10aA - 20mA•最小电流量程输入端压降<20µV•200TΩ 输入阻抗•<3fA 偏置电流•测试速率高达425 rdgs/s•噪声0.75fA p-p•内置

±1kV电压源•独特的高电阻测量电压反接方法•可选的插件式扫描卡吉时利5位半6517B静电计/高阻表提供的精度和灵敏度指标高于其他同类型仪表。它还具有完备的功能，使测量高阻和绝缘材料电阻率变得简单。6517B具有425读数/秒的测试速率，比同类型的静电计快很多，可以提供快速、简易的弱电流测量能力测量弱电流。出众的性能指标半机架型6517B静电计/高阻表具有特殊的低电流输入放大器，其输入偏置电流<3fA，噪声仅0.75fA p-p (峰-峰) ，输入端压降<20μV。对于接近理想的电路负载，其电压和电阻测量的输入阻抗是200TΩ。这些性能指标确保物理、光学、

测量范围宽6517B型静电计/高阻表具有全自动量程，超过电流、电阻、电压和电荷测量满量程：•电流测量范围：10aA - 20mA•电压测量范围：1μV - 200V•电阻测量范围：1Ω-200T Ω•电荷测量范围：1fC - 20μC改进的高灵敏度测量许多测试应用要求测量高级别材料的电阻率（面电阻率和体电阻率）。传统测量方法是对样本施加足够高的电压，测量流经样本的电流，然后利用欧姆定律(R=V/I)计算其电阻。虽然高阻材料和器件产生很小的电流，很难准确进行测量，但利用吉时利静电计和皮安计则可以成功地进行这种测量。.

即使利用高精度仪器，材料中固有的背景电流使得进行准确测量较为困难。由于压电效应、电容效应和偏振效应，绝缘材料、聚合物和塑料通常都显示出背景电流。这些背景电流一般等于或大于施加电压产生的电流。在这些情况下，其测量结果往往是不稳定的，生成不准确的电阻或电阻率读数甚至错误的负值。吉时利6517B型静电计/高阻表旨在解决这些问题，并为各种材料和元件提供一致、可重复和精准的测量，特别是与8009型电阻测试夹具一起使用时。变换极性法6517B型静电计/高阻表使用变换电极法，实际上消除了样本的背景电流。并剔除背景电流的第一级和第二级漂移。变换电极法施加一个正极性电压，然后在指定延迟（测量时间）后测量电流。接着，改变电压极性，使用相同的延迟，重新测量电流。连续重复这个过程，并根据4个最新电流测量结果的加权平均值计算出电阻。对大多数材料来说，通过7次反转(即舍弃前三个读数)，这个方法通常生成可高度重复、准确的电阻（或电阻率）测量结果。例如，利用8009型测试夹具0.3%的重复度，可对1mm厚的1014Ω-cm材料样本进行测量，在15秒测试周期内其背景电流低于200fA。6517B静电计/高阻表

功率半导体器件测试用脉冲电流源的设计与实现

功率半导体器件测试用脉冲电流源的设计与实现

随着大功率设备在工业控制领域持续发展，功率半导体器件的功率水平也随之不断提高，从而给生产和测试带来诸多挑战。本文对国内外脉冲功率技术进行深入研究，通过电磁暂态分析软件对理论模型进行仿真以确定脉冲电流源内部网络分布参数，详细描述脉冲电流源软硬件设计与实现方法，最后对其输出特性进行验证。目前，该脉冲电流源在IGBT大功率半导体器件测试中取得较好的效果。

【关键词】功率半导体器件 脉冲电流源 性能验证

1 引言

随着功率半导体器件的发展，绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor， IGBT）因具有输入阻抗高、开关损耗小、通断速度快、控制电路简单等特点，正在逐步替代如MOSFET、SCR、双极型达林顿管等功率器件，广泛应用在可逆变电路、伺服控制系统、交流电机控制、不间断电源、斩波电源等工业生产中，其性能是否优良直接关系着工程的品质和成败。功率半导体器件相关参数的测试问题已经成为功率半导体器件生产商、装备制造单位和计量校准部门非常关注的问题。

在功率半导体器件实际测试过程中，当测试设备需要对

进行显示。当人为操作不当使被测器件断路时，监测控制单元启动放电保护单元，停止高压充电单元供电，待人为排除断路情况后，监测控制单元关闭放电保护单元，准备对LC充放电网络进行充电。

3 系统设计与实现

3.1 理论模型仿真

常见的脉冲电流发生有两种实现形式，即传输线型和电容充放电型。该系统选用电容充放电型来设计脉冲电流源的LC充放电网络，其理论模型如图2所示。

其理论模型特征数据如以下公式所示。

若期待设计的脉冲电流源最大电流幅值为3000A，波形持续50us，上升及下降时间不超过15us。为了得到平滑的脉冲波形，设置n=12，将负载阻抗R=1?代入公式（5），得LC网络总电容CΣ=27.27uF，平均每链电容为2.27uF；想要得到3000A的脉冲电流幅值，根据公式（7）可以计算出外部需要施加的充电电压U=6000V；由公式（6）得到链路总电感 LΣ=27.27uH。

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1 / 86 吉时利2000型数字多用表说明书

打印版本

以下所列的打印版本清单列出了所有的版本和附录数据。版本水平表是按字母顺序增加的，作为随后的更新。随修订版本而发布的附录，包含重要的信息变更，使用人应该立即将其吸纳在手册中。附录是有顺序的。当一个新版本颁布时，所有与之前版本手册相关的附录都会涵盖在新的版本中。每一个新版本都包括此修订历史页。

版本A（文件编号2000-903-01）——————————1995.04

版本B（文件编号2000-903-01）——————————2000.02

版本C（文件编号2000-903-01）——————————2007.10

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安全预警

应在使用本设备及相关设备前阅读本安全预警。虽然设备使用时电压安全，但是仍有不安全的情况存在。

本设备须由有资质的人员操作，能够识别震击危害和类似的安全隐患，以避免可能发生的伤害。使用前，仔细阅读并遵守所有的安装、操作、维护信息。参考用户文件。

如果不按说明使用，产品的保护措施预警将会受到破坏。

产品用户类型：

负责人：对设备使用与维护负责的个人或团队，确保按说明操作设备以及操作人员接受过培训。

操作人员：使用设备的人员。必须经过安全流程培训，合适的使用设备。防止电击和电压电路的危害。

维护人员：常规流程的产品维护，确保其运行稳定，例如，设置线电压或是替换消耗材料。用户手册对维护流程进行了说明。如果操文档可能无法思考全面，请浏览后下载!

3 / 86 作人员进行维护，则需明确的说明流程。否则，只能由客户人员进行。

客服人员：培训电路工作，安全安装与维修设备。只有经过合适的培训，客户人员才能完成安装和客服流程的工作。

Keithley设备产品是基于设定的测量范围I和II的电子信号设计的，测量范围见国际电工委员会（IEC）标准IEC60664中的描述。大多数的测量、控制和数据I/O信号就是测量范围I，并且绝不能直接连接电源电压，或高瞬态过电压的电源电压。测量范围II的连接要求与本地AC电源接线关联的高瞬态过电压的电源电压的安全。假定所有的测量、控制和数据I/O连接都是为范围I来源而连接的，除非在用户手册中另有标记或描述。

A Greater Measure of Confidence

Keithley’s Series 2400 Source Measure Unit (SMU) Instruments

are designed specifically for test applications that demand tightly

coupled sourcing and measurement . All SourceMeter models pro-

vide precision voltage and current sourcing as well as measure-

ment capabilities . Each SourceMeter SMU instrument is both

a highly stable DC power source and a true instrument-grade

6½-digit multimeter . The power source characteristics include

low noise, precision, and readback . The multimeter capabilities

include high repeatability and low noise . The result is a compact,

single-channel, DC parametric tester . In operation, these instru-

ments can act as a voltage source, a current source, a voltage

meter, a current meter, and an ohmmeter . Manufacturers of

components and modules for the communications, semiconduc-