地鐵逆變和輔助逆變igbt模塊測試系統(tǒng)

1、機(jī)車用大功率 I g b t模塊測試系統(tǒng)一 . 前言:現(xiàn)今 Power MOSFET(金屬氧化物場效晶體管及 IGBT 已成為大功率元件的主流,在市場上居于主導(dǎo) 地位。由于科技進(jìn)步,電力電子裝置對輕薄短小及高性能之要求 ,帶動 MOSFET 及 IGBT 的發(fā)展,尤其 應(yīng)用于電氣設(shè)備、光電、航天、鐵路、電力轉(zhuǎn)換.等領(lǐng)域,使半導(dǎo)體開發(fā)技術(shù)人員在市場需求下, 對大功率元件的發(fā)展技術(shù),持續(xù)在突破。半導(dǎo)體元件除了本身功能要良好之外,其各項(xiàng)參數(shù)能否達(dá)到電路上的要求,必須定期測量,否則 產(chǎn)品的質(zhì)量特性很難保證,尤其是較大的功率元件,因具有耗損性,易老化及效率降低,因不平衡導(dǎo) 致燒毀,所以對新產(chǎn)品及使用中的

2、元件參數(shù)的篩選及檢查更為重要。半導(dǎo)體元件的每一個(gè)參數(shù),依其極性的不同,都須要一個(gè)獨(dú)特的測量電路,西安佰人科技有限公司 所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的半導(dǎo)體元件自動測試系統(tǒng)(BR3500,具有一組繼電器形成的矩陣電路,依每個(gè)參數(shù)的定 義,形成千變?nèi)f化的電路,再依元件的出廠規(guī)格加上額定的電流或電壓后,在極短的時(shí)間內(nèi)將所須要 的數(shù)據(jù)量測出來,且有些參數(shù)從量測的數(shù)據(jù)經(jīng)快速運(yùn)算即可得知其特性是否在規(guī)定范圍內(nèi)。二. 半導(dǎo)體元件可測試種類:雖然 MOSFET 及 IGBT 等 MOS 元件已逐漸取代以往傳統(tǒng)的 SCR 及雙極晶體管, 但目前市場上還有在使用。 所以,測試半導(dǎo)體元件的測試儀器,須能提供多種參數(shù)的測試能力。西安佰

3、人科技有限公司所設(shè)計(jì)生 產(chǎn)的半導(dǎo)體元件自動測試系統(tǒng)(BR3500具備下列測試能力:可單機(jī)獨(dú)立操作,測試范圍達(dá) 2000V 及 50A。外接大電流擴(kuò)展裝置,檢測范圍可擴(kuò)展 1250A。 BR3500半導(dǎo)體元件測試參數(shù)表絕緣柵雙極大功率晶體管 IGBT測試參數(shù)名稱 電壓范圍 電流范圍 分辨率 精度I CES I GESF I GESR 0.10V to 999V(2KV(10.10V to 20V(80V (3100nA(20pA(2 to 50mA100nA(20pA(2 to 3A1nA(1pA (2 1%+4nA+20pA/V (1%+200pA+2pA/V(2BV CES 0.1V to

4、450V( 900V(1 to 700V(1.4V(1 to 800V(1.6V(1 100A to 200mAto100mAto50mA1mV 1%+100mVV GETH 0.10V to 20V(50V (3100nA to 3A 1mV 1%+10mVV CESATI CONV GEONV Fg FS (混合參數(shù) V CE :0.10V to 5.00Vto 9.99VV GE : 0.10V to 9.99VI C :10mA to 49.9A(1.2KA(4to 25A(200A(4I F , IGE : 100nA to 10A1mV V: 1%+10mV I F IC: 1%+

5、100nA I GE : 1%+5nA測試的 IGBT 參數(shù)包括:ICES、BVCES、IGESF、IGESR、VGETH、VGEON、VCESAT、ICON、VF、GFS、 rCE 等全直流參數(shù), 所有小電流指標(biāo)保證 1%重復(fù)測試精度, 大電流指標(biāo)保證 2%以內(nèi)重復(fù)測試精度。三. 大功率半導(dǎo)體元件的測試:大功率化的意思,就是元件能處理大電流及高耐壓,當(dāng)功率模塊老化時(shí),其工作效能必定降低, 一個(gè)應(yīng)用在大功率開關(guān)上的功率元件,在其使用期限內(nèi),如能定期維護(hù)測試,便可確保其使用的最佳 狀態(tài),防止故障發(fā)生。BR3500半導(dǎo)體元件全自動測試系統(tǒng),可以仿真元件在真正工作狀態(tài)下的電流及電壓,并測量重要 參數(shù)

6、的數(shù)據(jù),再與原出廠指標(biāo)比較,由此來判定元件的好壞或退化的百分比。每個(gè)電流模塊,都具有 獨(dú)立的供電系統(tǒng),以便在測試時(shí),提供內(nèi)部電路及電池組充電之用; 可選購?fù)獠扛邏耗K,執(zhí)行關(guān)閉 狀態(tài)參數(shù)測試如:各項(xiàng)崩潰電壓與漏電流測量達(dá) 2KV。四.BR3500測試大功率元件應(yīng)用范例說明?在 2011/04/26,我們在深圳地鐵車輛段,進(jìn)行了實(shí)際的展示與操作,廠方提供了許多元件來測試,其 中一部份由于損毀嚴(yán)重,在一開始的功能與元件判別過程,即被判出局,而未進(jìn)入實(shí)質(zhì)的參數(shù)量測, 也有全新的 IGBT,量測結(jié)果完全合乎出廠規(guī)格. 對其測試數(shù)據(jù)極為滿意,解決了特大功率器件因無法測試 給機(jī)車在使用帶來的工作不穩(wěn)定、器

7、件易燒壞、易爆炸等問題。透過上述展示,可了解使用 BR3500的優(yōu)點(diǎn):可移動型儀器,使用方便,測試簡單快速,立即提供測試結(jié)果與數(shù)值。適用的半導(dǎo)體元件種類多,尤其能測大功率元件。用戶能確實(shí)掌握新采購元件的質(zhì)量,避免用到瑕疵或仿冒品。用戶能對舊品元件作篩選,留下可用元件,確實(shí)掌握設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠度。六.大功率半導(dǎo)體元件在應(yīng)用上常見的幾個(gè)問題1. 什么是大功率半導(dǎo)體元件?其用途為何?凡是半導(dǎo)體元件如金屬氧化場效晶體管(MOSFET、 IGBT(INSULATED GATE B.TRANSISTOR及 TRIAC、 SCR、 GTO 等各型閘流體與二極管(DI ODE等,其工作電流與電壓乘積若大于 1K

8、W 以上,均可屬于大功率的范 圍。此類元件多用于車船,工廠的動力,光電及其他能源的轉(zhuǎn)換上。2. 何謂半導(dǎo)體元件的參數(shù)?對元件使用上有何重要性?中大功率的元件僅在功能上的完好是絕對不夠的,因其必須承受規(guī)格上指定的最大電壓與電流,在某 條件下,最大承受度的數(shù)據(jù)便稱為此元件的參數(shù)。若元件的工作條件超過其參數(shù)數(shù)據(jù),元件可能會立 刻燒毀或造成永久性的損壞。3. 大功率半導(dǎo)體器件為何有老化的問題?功率元件由于經(jīng)常有大電流往復(fù)的沖擊,對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)均具有一定的耗損性及破壞性,若其工作狀況 又經(jīng)常在其安全工作區(qū)的邊緣,更會加速元件的老化程度,故元件老化,就如人的老化一樣是不可避 免的問題。4. 為何老化的元件必

9、須盡早發(fā)現(xiàn)及盡早更換?當(dāng)功率元件老化時(shí),元件的內(nèi)阻在導(dǎo)通時(shí)必定會加大,因而使溫度升高,并使其效能降低。長期使用 后若溫升過高時(shí),會使元件在關(guān)閉時(shí)的漏電流急遽升高。(因漏電流是以溫度的二次方的曲線增加, 進(jìn)而使半導(dǎo)體的接口產(chǎn)生大量崩潰,而將此元件完全燒毀。當(dāng)元件損毀時(shí),會連帶將其驅(qū)動電路上的 元件或與其并聯(lián)使用的功率元件一并損傷,所以,必須即早發(fā)現(xiàn)更換。5. 如何檢測元件有老化的現(xiàn)象?半導(dǎo)體元件有許多參數(shù)都很重要,有些參數(shù)如:放大倍率,觸發(fā)參數(shù),閂扣,保持參數(shù),崩潰電壓等, 是提供給工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)的依據(jù),在檢測元件是否有老化的現(xiàn)象時(shí),僅須測量導(dǎo)通參數(shù)及漏電流 二項(xiàng)即可。將量測的數(shù)據(jù)與其出廠規(guī)

10、格相比較,就可判定元件的好壞或退化的百分比。6. 欲測知元件老化,所須提供的測量范圍為何?當(dāng)大功率元件在作導(dǎo)通參數(shù)的測試時(shí),電流必須大到其所能承受的正常工作值,同時(shí),在作關(guān)閉參數(shù) 的漏電流測試時(shí),電壓也必須夠高,以仿真元件在真正工作狀態(tài)下的電流與電壓,如此其老化的程度才可顯現(xiàn)。當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)通過后,便表示元件基本上良好,再進(jìn)一步作其他參數(shù)的測量,以分辨其中 的優(yōu)劣。7. 如何執(zhí)行導(dǎo)通參數(shù)與漏電流的量測?測試條件中待輸入的數(shù)字,必須依照元件生產(chǎn)廠所提供的規(guī)格來輸入,而測量結(jié)果,亦必須在 其所規(guī)定的最大限額內(nèi),否則,便為不良品。8. 使用 BR3500的優(yōu)點(diǎn):BR3500測試參數(shù)多且完整、應(yīng)用領(lǐng)域更

11、廣泛,但只要使用其最基本的 2項(xiàng)功能:開啟最大電流壓 降,關(guān)閉最小電流的漏電流,就可知道大功半導(dǎo)體有沒有老化的現(xiàn)象。完全由計(jì)算機(jī)控制、快速精確的設(shè)定參數(shù)。適用于實(shí)驗(yàn)室和老化篩選的測試。操作非常簡單、速度快。完全計(jì)算機(jī)自動判斷、自動比對。9. IGBT半導(dǎo)體器件測試系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域概括如下:半導(dǎo)體元器件檢測中心應(yīng)用本公司測試系統(tǒng)可擴(kuò)大檢測中心的檢測范圍、提高檢測效率,提升 檢測水平,增加經(jīng)濟(jì)效益;半導(dǎo)體元器件生產(chǎn)廠 應(yīng)用本公司測試系統(tǒng)可對半導(dǎo)體元器件生產(chǎn)線的成品進(jìn)行全參數(shù)的測 試、篩選、分析,以確保出廠產(chǎn)品的合格率;電子電力產(chǎn)品生產(chǎn)、檢修廠應(yīng)用本公司測試系統(tǒng)可對所應(yīng)用到的半導(dǎo)體元器件,尤其對現(xiàn)代新 型 IGBT 大功率器件的全參數(shù)進(jìn)行智能化測試、篩選、分析,以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性; 航天、軍工領(lǐng)域 應(yīng)用本公司測試系統(tǒng)可對所應(yīng)用到的元器件,尤其對現(xiàn)代新型 IGBT 大功 率器件的全參數(shù)進(jìn)行智能化測試、篩選、分析,以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性;航空、電子信息等領(lǐng)域應(yīng)用本公司測試系統(tǒng)可對所應(yīng)用到的元器件,尤其對現(xiàn)代新型 IGBT 大功 率器件的全參數(shù)進(jìn)行智能化測試、篩選、分析,以確保出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性;機(jī)車、汽車、船舶控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠應(yīng)用本公司測試系統(tǒng)可對所應(yīng)用到的元器