碳化硅二極管和MOS管動態測試的限流保護方法及系統與流程
本發明涉及半導體器件測量技術領域，特別是涉及碳化硅二極管和MOS管動態測試的限流保護方法及系統。
背景技術：
二極管的反向恢復時間及MOSFET的開通時間和關斷時間是衡量這兩種開關器件開關速度的重要指標，針對這兩種開關參數的測試統稱為動態測試。
目前針對二極管及MOSFET等開關器件進行動態測試一般采用雙脈沖法，在雙脈沖測試電路中，第一個脈沖打開MOSFET，對電感進行充電。第一個脈沖關斷時，MOSFET經歷關斷過程，電感通過二極管進行續流。第二個脈沖再次打開MOSFET，MOSFET經歷開通過程，二極管經歷反向恢復過程，至此通過示波器得到了二極管的反向恢復時間及MOSFET的開通時間和關斷時間。
動態測試過程中電路中一般有一定義的限流保護值，當器件上流過的電流超過此定義值測試電路關斷進行保護。根據碳化硅材料本身的優勢，由碳化硅材料制備的二極管及MOSFET具有較高耐壓及較大電流能力，同時開關速度極快，因此在采用雙脈沖法進行高壓大電流動態參數測試的過程中，脈沖時間控制的些許誤差，會造成較大的過沖電流流過待測器件及測試電路，造成器件與測試電路的損壞。再者，MOSFET關斷與MOSFET非關斷狀態對測試電路限流的要求也不一樣。因此傳統的針對動態測試單一的限流保護方法已經不太適用于碳化硅二極管及MOSFET的實際動態測試過程中對測試器件及測試電路的保護。
技術實現要素：
發明目的：本發明的目的是提供一種能夠防止電流過沖損壞器件和測試電路的碳化硅二極管和MOS管動態測試的限流保護方法及系統。
技術方案：本發明所述的碳化硅二極管和MOS管動態測試的限流保護方法，包括以下步驟：
S1：將待測試的碳化硅二極管和MOS管接入雙脈沖動態測試電路中，選擇測試所需的電流I、電壓V、電感L和MOS管柵極驅動電壓，并輸入到計算機中；
S2：計算出第一脈沖時間長度并將第一脈沖時間長度T1和相應的限流值I1輸入到計算機中；
S3：在小電流條件下運行一次雙脈沖動態測試，在示波器上觀測由于密勒效應造成的柵驅動波形關斷延遲時間長度T2，并將柵驅動波形關斷延遲時間長度T2和相應的的限流值I2輸入到計算機中；
S4：自行選擇第一脈沖與第二脈沖之間的時間間隔T3，并將時間間隔T3和相應的限流值I3輸入到計算機中；
S5：自行選擇第二脈沖時間長度T4，并將第二脈沖時間長度T4和相應的限流值I4輸入到計算機中；
S6：將第二脈沖由于密勒效應造成的柵驅動波形關斷延遲時間長度T5和相應的限流值I5輸入計算機中；
S7：計算機控制時序控制器和電流檢測裝置，在時間段T1內如果檢測到流過MOS管的電流超過I1，則電流檢測裝置將信號反饋給計算機，計算機控制驅動器關斷MOS管的柵極驅動信號；在時間段T2內如果檢測到流過MOS管的電流超過I2，則電流檢測裝置將信號反饋給計算機，計算機控制驅動器關斷MOS管的柵極驅動信號；在時間段T3內如果檢測到流過MOS管的電流超過I3，則電流檢測裝置將信號反饋給計算機，計算機控制保護開關斷開，切斷雙脈沖動態測試電路的電源；在時間段T4內如果檢測到流過MOS管的電流超過I4，則電流檢測裝置將信號反饋給計算機，計算機控制保護開關斷開，切斷雙脈沖動態測試電路的電源；在時間段T5內如果檢測到流過MOS管的電流超過I5，則電流檢測裝置將信號反饋給計算機，計算機控制保護開關斷開，切斷雙脈沖動態測試電路的電源。
進一步，所述步驟S5中第二脈沖時間長度T4剛好能夠實現柵驅動波形的正常開關。
進一步，所述步驟S6中的T5等于步驟S3中的T2。
本發明所述的碳化硅二極管和MOS管動態測試的限流保護系統，用于對雙脈沖動態測試電路中的碳化硅二極管和MOS管進行限流保護，系統包括時序控制器、電流檢測裝置、驅動器、保護開關和計算機；其中：
時序控制器：受計算機的控制，用于控制第一脈沖和第二脈沖的時序；
電流檢測裝置：用于對流過MOS管的電流進行檢測，并將檢測結果發送給計算機；
驅動器：受計算機的控制，對MOS管的柵極驅動信號進行接通或者關斷；
保護開關：受計算機的控制，通過接通或者關斷來實現對雙脈沖動態測試電路的保護；
計算機：用于控制時序控制器、驅動器和保護開關；當電流檢測裝置發送回的檢測結果超出預設值時，控制驅動器對MOS管的柵極驅動信號進行關斷或者控制保護開關進行關斷。
進一步，還包括保護開關控制器，保護開關為MOS管，計算機控制保護開關控制器對保護開關的柵極驅動信號進行接通或者關斷。
有益效果：將限流保護的過程分為了五個階段，第一個是理論計算出的碳化硅MOSFET的開通階段，第二個是由于柵驅動異常而造成的碳化硅MOSFET延遲關斷階段，第三個是碳化硅MOSFET的關斷階段。第四個是預設的第二個脈沖長度時間內碳化硅MOSFET的開通階段，第五個是第二個脈沖內由于柵驅動異常而造成的碳化硅MOSFET延遲關斷階段。由于通過時序控制器控制這五個階段進行五段式限流，相比傳統單一方式限流，針對每個階段電路的實際情況設定合理的限流值，能夠在動態測試的過程中根據動態測試的不同階段實行精準的限流控制，防止電流過沖擊穿器件及損壞測試電路，既能保證測試過程的正常進行，又能起到同時保護測試器件和測試電路的作用。
附圖說明
圖1為本發明的方法流程圖；
圖2為本發明的系統示意圖；
圖3為本發明的流過待測MOSFET的電流波形圖以及實際的限流保護區間。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的介紹。
在對高壓大電流碳化硅器件進行動態測試的時候，需要對測試電路進行限流保護，針對不同的測試階段由電腦控制時序控制器和限流保護單元以及主電路開關采取不同的限流保護，同時考慮碳化硅MOSFET理想關斷和實際關斷的時間差，確保在不同階段實行精準的限流保護。
基礎上述思想，本發明提出了一種碳化硅二極管和MOS管動態測試的限流保護系統，如圖2所示，包括時序控制器1、電流檢測裝置2、驅動器3、保護開關控制器5、保護開關和計算機4；其中：
時序控制器1：受計算機4的控制，用于控制第一脈沖和第二脈沖的時序；
電流檢測裝置2：用于對流過MOS管M1的電流進行檢測，并將檢測結果發送給計算機4；
驅動器3：受計算機4的控制，對MOS管M1的柵極驅動信號進行接通或者關斷；
保護開關：受計算機4的控制，通過接通或者關斷來實現對雙脈沖動態測試電路的保護，本具體實施方式中的保護開關采用MOS管M2；
計算機4：用于控制時序控制器1、驅動器3和保護開關控制器5；當電流檢測裝置2發送回的檢測結果超出預設值時，控制驅動器3對MOS管M1的柵極驅動信號進行關斷或者控制保護開關控制器5對MOS管M2的柵極驅動信號進行關斷。
在本系統中將雙脈沖測試過程分為5個階段，如圖3所示，其中，T1為第一脈沖時間長度，T2為第一個脈沖柵驅動波形關斷延遲時間長度，T3為兩個脈沖時間間隔，T4為第二脈沖時間長度，T5為第二個脈沖柵驅動波形關斷延遲時間長度。
本系統的限流保護方法如圖1所示，包括以下的步驟：
S1：如圖2所示，將待測試的碳化硅二極管D1和MOS管M1接入雙脈沖動態測試電路中，選擇測試所需的電流I為20A、電壓V為1200V、電感L為200μH以及MOS管M1的柵極驅動電壓15V，并輸入到計算機4中；
S2：根據計算出第一脈沖時間長度T1為3.3μs，相應的限流值I1選取為24A，然后將第一脈沖時間長度T1和相應的限流值I1輸入到計算機4中；
S3：在小電流條件下運行一次雙脈沖動態測試，在示波器上觀測到由于密勒效應造成的柵驅動波形關斷延遲時間長度T2為0.3μs，相應的限流值I2選取為24A，然后將柵驅動波形關斷延遲時間長度T2和相應的的限流值I2輸入到計算機4中；
S4：選擇第一脈沖與第二脈沖之間的時間間隔T3為10μs，相應的限流值I3選取為2A，然后將時間間隔T3和相應的限流值I3輸入到計算機4中；
S5：選擇第二脈沖時間長度T4為1.5μs，則第二個脈沖階段MOSFET理論電流增長應為1.5μs/3.3μs*20A＝9A，電流理論峰值為29A，留足余量因此選擇1.5μs期間的限流值I4為35A，然后第二脈沖時間長度T4和相應的限流值I4輸入到計算機4中；
S6：選擇第二脈沖由于密勒效應造成的柵驅動波形關斷延遲時間長度T5為0.3μs，相應的限流值I5為35A，然后將第二脈沖由于密勒效應造成的柵驅動波形關斷延遲時間長度T5和相應的限流值I5輸入計算機4中；
S7：計算機4控制時序控制器1和電流檢測裝置2，在時間段T1內如果檢測到流過MOS管的電流超過I1，則電流檢測裝置2將信號反饋給計算機4，計算機4控制驅動器3關斷MOS管的柵極驅動信號；在時間段T2內如果檢測到流過MOS管的電流超過I2，則電流檢測裝置2將信號反饋給計算機4，計算機4控制驅動器3關斷MOS管的柵極驅動信號；在時間段T3內如果檢測到流過MOS管的電流超過I3，則電流檢測裝置2將信號反饋給計算機4，計算機4控制保護開關斷開，切斷雙脈沖動態測試電路的電源；在時間段T4內如果檢測到流過MOS管的電流超過I4，則電流檢測裝置2將信號反饋給計算機4，計算機4控制保護開關斷開，切斷雙脈沖動態測試電路的電源；在時間段T5內如果檢測到流過MOS管的電流超過I5，則電流檢測裝置2將信號反饋給計算機4，計算機4控制保護開關斷開，切斷雙脈沖動態測試電路的電源。
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