測量待測器件的熱阻的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種測量待測器件的熱阻的方法,該方法包括以下步驟:a)獲得待測器件在階躍功率脈沖作用下有源區(qū)的瞬態(tài)溫度響應(yīng);b)運用快速傅里葉變換獲得該瞬態(tài)溫度響應(yīng)的頻譜;c)確定用于對所述瞬態(tài)溫度響應(yīng)進行反卷積運算的維納逆濾波器的參數(shù);d)基于該瞬態(tài)溫度響應(yīng)的頻譜,利用該維納逆濾波器對該瞬態(tài)溫度響應(yīng)進行反卷積運算,獲得待測器件的熱阻。本發(fā)明減少了測量待測器件的熱阻的工作量和時間,提高了測試效率。
【專利說明】測量待測器件的熱阻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功率器件熱阻測試領(lǐng)域,尤其涉及一種測量待測器件的熱阻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,功率器件的尺寸不斷縮小,器件的集成度也相應(yīng)的 迅速提高。同時功率器件的封裝逐漸向大電流、小型化發(fā)展,因而在器件性能迅速提升的同 時,功耗引起的散熱問題也就凸顯了出來,受到越來越多的關(guān)注,一個器件散熱性能的好壞 已經(jīng)成為評價器件整體性能的重要指標。
[0003] 熱阻是半導體器件重要的熱性能參數(shù)。半導體器件的熱阻測量技術(shù)的發(fā)展幾乎伴 隨著晶體管的整個發(fā)展歷程。熱阻是表征阻止熱量傳遞的能力的綜合參數(shù),也就是直接反 映器件散熱性能好壞的參數(shù)。熱阻的定義為沿器件熱流通道上的溫差和通道上的熱耗功率 之比。
[0004] 熱阻測量的絕大多數(shù)方法是利用各種手段通過對溫升的測量及熱阻表達式獲得 器件的熱阻。結(jié)構(gòu)函數(shù)作為一種分析功率器件熱阻的有力工具,對其研宄與分析具有重要 意義。在結(jié)構(gòu)函數(shù)理論中,首先需要測量出功率器件在階躍功率脈沖作用下,器件有源區(qū)的 的瞬態(tài)溫度相應(yīng)曲線。然后對其進行反卷積運算。
[0005] 現(xiàn)有的技術(shù)方案中,大部分都是采用貝葉斯迭代等時域法來處理。用時域方法處 理結(jié)構(gòu)函數(shù)中的反卷積運算,不僅數(shù)學理論復雜,并且算法實現(xiàn)計算量大、耗時長。而且在 工程運用領(lǐng)域因為環(huán)境等因素的影響,時域方法對原始數(shù)據(jù)比較敏感,給實際的工程運用 帶來不便。
[0006] 因此,急需一種新的對結(jié)構(gòu)函數(shù)中的反卷積運算進行處理的方法來解決上述問 題。并為最終獲得結(jié)構(gòu)函數(shù)來打下基礎(chǔ)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明旨在減少測量待測器件的熱阻的工作量和時間,提高測試效率。
[0008] 本發(fā)明提供了一種測量待測器件的熱阻的方法,該方法包括以下步驟:
[0009] a)獲得待測器件在階躍功率脈沖作用下有源區(qū)的瞬態(tài)溫度響應(yīng);
[0010] b)運用快速傅里葉變換獲得該瞬態(tài)溫度響應(yīng)的頻譜;
[0011] C)確定用于對所述瞬態(tài)溫度響應(yīng)進行反卷積運算的維納逆濾波器的參數(shù);
[0012] d)基于該瞬態(tài)溫度響應(yīng)的頻譜,利用該維納逆濾波器對該瞬態(tài)溫度響應(yīng)進行反卷 積運算,獲得待測器件的熱阻。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明利用維納逆 濾波器結(jié)合快速傅立葉變換算法,實現(xiàn)反卷積運算,解決了傳統(tǒng)利用時域方法處理反卷積 運算,數(shù)學理論復雜,并算法實現(xiàn)計算量大、耗時長的問題,減小了測量待測器件的熱阻的 工作量和時間,提高測試效率,解決了工程運用領(lǐng)域因為環(huán)境等因素的影響,時域方法對原 始數(shù)據(jù)比較敏感的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述,本發(fā)明的其它 特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0015] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的利用維納逆濾波來實現(xiàn)反卷積運算的方法流程圖;
[0016] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的實施例用Phasell測試設(shè)備得到的測試信號;
[0017] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例的Wz(Z)的頻譜示意圖;
[0018] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例的維納逆濾波器用于信號反卷積的示意圖;
[0019] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例采用維納逆濾波方法獲得的R(Z);
[0020] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的實施例未采用維納逆濾波方法獲得的R(Z)。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例。
[0022] 所述實施例的示例在附圖中示出,其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類 似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的,僅 用于解釋本發(fā)明,而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或 例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開,下文中對特定例子的部件和設(shè) 置進行描述。當然,它們僅僅為示例,并且目的不在于限制本發(fā)明。此外,本發(fā)明可以在不同 例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的,其本身不指示所討 論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外,本發(fā)明提供了的各種特定的設(shè)備和方式的例 子,但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他設(shè)備的可應(yīng)用于性和/或其他方式的使用。
[0023] 本發(fā)明提供了測量待測器件的熱阻的方法。下面,將結(jié)合圖2至圖6通過本發(fā)明 的一個實施例對圖1的方法進行具體描述。如圖1所示,本發(fā)明所提供的方法包括以下步 驟:
[0024] 在步驟SlOl中,獲得待測器件在階躍功率脈沖作用下有源區(qū)的瞬態(tài)溫度響應(yīng)。
[0025] 具體地,首先提供待測器件。在本發(fā)明中,待測器件是一種功率器件,廣義來說,電 路中用來消耗電路里面的功率,達到放電,保護電路不被大電流破壞作用的器件都是功率 器件。本發(fā)明所采用的功率MOSFET是一種功率半導體器件,以前也被稱為電力電子器件, 是進行功率處理的,具有處理高電壓,大電流能力的半導體器件。早期的功率半導體器件有 大功率二極管、晶閘管等等,主要用于工業(yè)和電力系統(tǒng)。功率MOSFET器件是后來發(fā)展的新 型功率半導體器件。
[0026] 本實施例中,所述待測器件是中國科學院微電子研宄所抗輻照功率MOSFET,封裝 形式為SMD-2。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他功率器件也可作為待測器件使用。在 其他實施例中,待測器件可以是任意需要并且可以進行熱阻測試的功率器件。
[0027] 本發(fā)明所測試的是待測器件的熱阻,其測試信號會通過測試儀器得到,測試信號 即待測器件在階躍功率脈沖作用下有源區(qū)的瞬態(tài)溫度響應(yīng)。在結(jié)構(gòu)函數(shù)理論中,首先需要 測量出功率器件在階躍功率脈沖作用下,器件有源區(qū)的的瞬態(tài)溫度響應(yīng),即測試信號,然后 對其進行反卷積運算,得到待測器件的熱阻。
[0028] 在本實施例中所采用的測試設(shè)備是美國的Phasell測試儀。它是由美國Analysis Tech公司生產(chǎn)的一種熱阻測試機。主要用于二極管,三極管,LED二極管,可控硅,MOSFET, IGBT,IC等分離功率器件的熱阻測試。在其他實施例中,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可選用其他 任意可得到測試信號數(shù)據(jù)的測試設(shè)備。
[0029] 圖2是利用Phasell測試功率MOSFET得到的測試信號,在以下步驟中,將作為已 知量來加以運用。
[0030] 在步驟S102中,運用快速傅里葉變換獲得測試信號(即上述瞬態(tài)溫度響應(yīng))的頻 譜。
[0031] 具體地,包括以下兩個步驟,首先根據(jù)結(jié)構(gòu)函數(shù)的理論,可以知道結(jié)構(gòu)函數(shù)中的卷 積運算:
【權(quán)利要求】
1. 一種測量待測器件的熱阻的方法,該方法包括以下步驟: a) 獲得待測器件在階躍功率脈沖作用下有源區(qū)的瞬態(tài)溫度響應(yīng); b) 運用快速傅里葉變換獲得該瞬態(tài)溫度響應(yīng)的頻譜; c) 確定用于對所述瞬態(tài)溫度響應(yīng)進行反卷積運算的維納逆濾波器的參數(shù); d) 基于該瞬態(tài)溫度響應(yīng)的頻譜,利用該維納逆濾波器對該瞬態(tài)溫度響應(yīng)進行反卷積運 算,獲得待測器件的熱阻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟a)中的瞬態(tài)溫度響應(yīng)利用美國Phasell測試 儀測試獲得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中步驟c)包括:通過計算步驟a)中獲得瞬態(tài)溫度 響應(yīng)所用測試儀的信噪比的倒數(shù)來確定所述參數(shù)。
【文檔編號】G01R31/26GK104459509SQ201410728145
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】肖超, 林志典, 王立新 申請人:中國科學院微電子研究所