什么是功率半导体?
功率半导体作为一种重要的元器件，在强电与弱电之间的转换控制中起着非常重要的作用，一直受工程师的喜爱和关注。经过了长时间的发展，功率半导体在相关电源电路中的应用已经不可替代。
功率半导体器件从早期的特殊应用，到现在已经进入到我们的日常生活中。它的应用主要在以下四个方面：
1. 当我们把用电设备的插头连接到市电电源插座上时，实际上就会用到功率器件来实现交流转直流的功能。
2. 当我们将存储好的直流电源内能量转化成用电设备所需要的交流电时，会需要一些功能模块实现这种直流转交流的功能。
3. 当我们使用一些便携式电子设备时，这些设备通常需要电池直流供电，会需要一些电源管理芯片来控制直流供电，这样会用到功率半导体器件。
4. 有些情况下需要将输入的相对较高电压交流信号频率改变，对于这种变压及变频功能也需要一些功率半导体器件来实现。
功率半导体的重要性
功率半导体器件是进行电能（功率）处理的半导体产品，是弱电控制与强电运行间的桥梁。在将来，电能将一直是人类消耗的最大能源。从手机、电视、洗衣机、到高铁，均离不开电能。无论是水电、火电、风电，以及电池提供的化学电能，大部分均无法直接使用，75%以上的电能应用需由功率半导体器件进行功率变换以后才能供设备使用。
功率半导体器件基础和应用
功率半导体器件可定义为进行功率处理的半导体器件。典型的功率处理功能包括：变频、变压、变流、功率放大和功率管理等。
功率半导体器件包括功率二极管、功率开关器件与功率集成电路。随着以SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）为代表的第三代半导体材料的迅速发展，SiC和GaN电力电子器件逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域。
从下图看出，不同使用条件的器件在市场的位置。一般２００Ｖ~６００Ｖ的传统型器件成本低廉，比较多的应用在低端领域。而新材料可以工作在上千伏，一般用在较高端的场合如空间探测等。而一些新型功率器件可以使用在更高的电压下，有许多新的优点，现已广泛应用在民用领域。
功率半导体器件主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件，如整流、开关器件等(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)。典型代表为GTO (门极可关断晶闸管)，GTR(电力双极型晶体管)， power MOSFET，IGBT。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
GTO(门极可关断晶闸管)：全控型器件电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低；
GTR（电力双极型晶体管)：耐高压，电流大，开关特性好；
MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管)：驱动电路简单，驱动功率小，开关速度快，工作频率高，但导通压降大，载流密度小，热稳定性高于GTR，但是电流容量小；
IGBT(绝缘栅双极型晶体管)：综合了GTR和MOSFET的优点，具有电导调制效应，耐压高，电压控制，驱动功率小，饱和压降低，但是开关速度较慢。适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、轨道交通、智能电网、电动汽车与新能源装备等领域。
功率半导体器件的主要特性
通常，主要的功率半导体器件参数分为静态、动态、开关特性，静态特性主要是表征器件本征特性指标。下面是几种功率器件典型的特征参数：
功率半导体器件静态参数测试解决方案
功率半导体器件静态参数实测视频
当今高功率半导体器件和组件的特性分析和测试对测试设备需求旺盛，开发和利用MOSFET、IGBT、二极管、SiC、GaN等其它高功率器件要求完善的器件级特性分析，如击穿电压、开态电流和电容测量等，2600-PCT半导体器件参数测试系统支持全系列器件的类型和测试参数，提供了完整的器件特性分析，包括实时跟踪模式及全部参数模式，实时跟踪模式用来迅速检查基础器件参数，如击穿电压；全部参数模式用来提取精确的器件参数。下图是吉时利2600-PCT半导体器件静态测试的主要参数。
下图是吉时利2600-PCT半导体器件静态参数测试系统，主要针对静态特性及动态中的电容测试，其特点如下：
完善的解决方案，包括SMU仪器、电缆、测试夹具、软件、测试程序库和样本器件；
测试管理软件包括实时绘图的跟踪模式及提取参数的参数模式；
提供了宽动态范围：从µV到3kV，从fA到100A；
灵活的可重新配置的系统，满足不断变化的功率测试要求。
PCT支持晶圆级和封装部件测试
完善的测试夹具盒
对封装好的器件，提供了夹具盒，除了方便测试连线外，还可以起到高压测试的保护功能，PCT系统配合8010夹具盒可以方便安全地对封装好的功率半导体器件进行测试。
通常功率半导体的设计生产者想要在器件工艺加工完成后就对其特性进行测试，这样就可以在晶圆级别对其特性做分析或排查问题等。晶圆级功率半导体测试由于其电流电压要求较高，所以其接线接口选择繁杂。针对这种情况，利用8020接口转换面板，输入端直接匹配吉时利高压高流IV、CV设备。输出端有多种选择，PCT通过8020可以搭配市面上所有主流高功率探针台。
功率半导体测试中的几个要点
1. 高电流测试时的连线方法——四线法连线(Remote Sense)
2线法测试适用于阻值比较大，电流比较小的测试；而当被测电阻非常小，测试电流较大时，应用４线法连线方式去测试。
在高增益器件测试中， Gate端微弱的电压变化也会导致导通电流剧烈变化。推荐Gate端也要做4线连接，以便获得正确稳定的控制电压。
2. 自热效应——脉冲测试(Pulse Measurement)
IGBT等大功率器件由于其功率特点极易产生大量热量，传统直流测试会使温度迅速上升，严重时会使器件损坏，且不符合器件工作特性，需要脉冲测试。
快速的脉冲测试（微秒至毫秒级别）, 减少功率器件在电压/电流偏置下的stress时间。
3. 高压电容测试——BiasT, Protection Module, CV测试
当电容测试遇到更高的直流电压要求时，可以通过biasT来把这个高压的直流信号引入CV测试。
4. 高压器件振荡及解决方案
高增益器件及开关器件经常会在特定的电压偏置下产生振荡，导致测试不准确，严重会损坏器件及测试设备。下面举例两种解决振荡的方案。
通常，Gate的串联电阻选择范围在几欧至几百欧以内，原则是不影响测量。
功率半导体器件静态参数测试步骤
Step1：将所有SMU电源线连接到三相电源插座, 确保SMU在待机画面；
Step2：PC端打开ACS软件，确保license key 已安装连接到电脑上；
Step3：在project中打开并选择（或新建）所要测试的项目；
Step4：先在device中选一个你要测试的类型，然后点击open test；
Step5：进到界面后PCT的SMU配置可以点黄色圈内的configuration来查看，选到哪个SMU，右边就会显示这个SMU是何种设备；
Step6：点击图中的3：device view后，查看SMU的性能，就可以根据实际的测试需求连接相应的SMU；
Step7：在下图的框4里选SMU3 及 SMU1，第三端接地选GND就好，此时再点一下device view位置的那个按钮就回到测试设置界面；
Step8： 在下图5的位置对整个器件测试进行设置，设好后就点下图中的6，运行，注意，简单的DC测试时，要保证下图中7的位置是选的DC Mode；
Step9：运行后在data标签页中查看数据和定义图形，并且可以导出数据；
Step10：测试结束后，关闭测试软件及所有正在运行的其它程序，关闭SMU。
功率半导体器件静态参数测试参考配置
总结
本文详细讲解了功率半导体器件静态参数测试，并介绍了功率半导体测试中的几个要点，最后讲解功率半导体器件静态参数测试步骤，提高了测试效率。
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