现代宽禁带功率器件（SiC, GaN）的开关晶体管速度越来越快，使得测量和表征成为相当大的挑战。汽车功率模块测试标准 AQG 324特别突出了功率循环试验——在整个 SiC-MOSFET 寿命试验相关内容中，功率循环试验不仅被列为首项，且占据的篇幅超过其他所有试验项目之和。
金凯博KC- 3130 SiC-MOSFET功率循环测试设备Power Cycling TEST&热特性智能检测系统是多功能功率半导体器件热学特性测试设备，主要用于 Si/SiC/GaN 材料的 IGBT/DIODE/MOSFET/BJT/SCR 等器件的秒级功率循环（PCsec）、分钟级功率循环（PCmin）、热阻（抗）测试（Rth/Zth）和 K 曲线测试（TSP-Vpn）。整体架构模块化，通讯协议、通讯接口等采用统一标准，便于后期扩展和维护。在保证系统稳定运行的同时，可快速满足功率半导体可靠性测试需求。
测试功能
KC-3130 测试功能包括：温度校准功能、热阻/瞬态热阻抗测试功能、功率循环测试功能。
3.1 温度校准测试
可选配一套电磁加热装置，软件中集成了温度校准测试单元。可对各种封装的 Si/SiC/GaN/GaAs 材料的 IGBT、MOSFET 和二极管等不同类型功率器件进行温度校准测试。降温过程中采集 Vce 与 Tc，采集结束后自动生成每个器件的校准文件。
图 1 温度校准界面
测量电流：Im=500mA，精度 ±0.3%rd+2mA
热电偶测量范围 -55℃~200℃，测量精度 ±0.1℃；热电偶采样频率 50Hz
Vce 采集范围：0~10V，测量精度 ≤±0.5mV，采样频率：20kHz/T，采样点之间间隔 50μs
图 2 Vce 采集波动
图表 3 拟合校准曲线
3.2 热阻、瞬态热阻抗测试
稳态与瞬态热阻采用热电偶法，(Tj-Tc)/P 计算，功率循环时每个循环采集热阻 Rth，实时表征热阻的变化。
负载电流：0~1600A，精度 ≤0.1%，分辨率 0.1A
测量电流：Im=500mA，精度 ±0.3%rd+2mA
热电偶测量范围 0℃~200℃，测量精度 ±0.1℃；热电偶采样频率 50Hz
Vce 采集范围：0~10V，测量精度 ≤±0.5mV，采样频率：20kHz，采样点之间间隔 50μs
3.3 功率循环测试
三条测试支路，每条测试支路串联 4 只器件，共 12 个测试通道，每个通道最大测试电流为 1600A
测量电流：Im=500mA，精度 ±0.3%rd+2mA
热电偶测量范围 -55℃~200℃，测量精度 ±0.1℃；热电偶采样频率 50Hz
Vce 采集范围：0~10V，测量精度 ≤±0.5mV，采样频率：20kHz，采样点之间间隔 50μs
可测试 Si/SiC/GaN/GaAs 材料的 IGBT、MOSFET 和二极管等不同类型功率器件
可进行秒级功率循环（开通时间<5s）和分钟级功率循环（开通时间 >15s），满足最新的 AQG-324 测试标准，开通时间最短可达到 100ms
图 4 瞬态热阻抗测试曲线
可设置的延迟时间（横坐标为采样点 20us），保证结温测量精度
图 5 测量延时设置
技术亮点
该设备具有的技术优势如下：
可测试 Si/SiC/GaN/GaAs 材料的 IGBT、MOSFET 和二极管等不同类型功率器件
标准负载电流为 1600A，最大可扩展至 4800A，可满足市面上所有器件的测试需求
设计原理先进，可同时进行 6~12 个待测器件的测试，极大提高测试效率和设备自身的可靠性
优化的温度系数校准方法，提高温度校准和结温测量的准确性，并可自动生成校准文件
针对不同封装形式的器件设计不同的测试夹具，保证测试的一致性和准确性
可进行秒级功率循环（开通时间<5s）和分钟级功率循环（开通时间>15s），满足最新的 AQG-324 测试标准，开通时间最短可达到 100ms
可进行热阻（Rth）测试、瞬态热阻抗（Zth）测试，可作为全面的热特性分析设备
测量和记录每个循环的最高结温、最低结温、饱和压降和热阻值，方便判断失效模式，无需进行昂贵和复杂的失效分析
符合国标和行业标准：
A.《Automotive Power Module Qualification Guideline》AQG324
B.《Semiconductor devices — Discrete devices — Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBT)》IEC 60747-9:2007
根据 IEC60747-9、AQG324（2018）规定，可知 IGBT 失效判据为：集射极饱和压降上升 5%，热阻上升 20%。工程化的判定标准目前根据饱和压降 Vcesat 和热阻 Rth。自动化测试流程，24 小时无人值守，可远程监测实验和设备状态，可靠性高
人机交互界面友好，方便操作和使用，配置多项安全措施，保证人员和设备安全
温控系统集成度高，占地面积小，有效节约实验室空间，降低操作的复杂性；并可直联实验室液冷降温系统，方便快捷，利于维护保养
设备所有功能均可支持定制化设计，满足不同应用场景的测试需求
参考标准：JEDEC、MIL-STD-750E、GJB128A、AEC-Q101、IEC60747-2/6 ch. IV、IEC60747-9、JESD51-14
特点
金凯博KC- 3130 SiC-MOSFET功率循环测试Power Cycling TEST&热特性智能检测系统包含：硬件平台 + 实时软件
其中硬件平台包含：FTG 大电流电源、水冷（油冷）夹具平台、FTL 恒流源、测量采集控制模块等。
主要特点如下：
分钟级/秒级功率循环：通过配套水循环控制，本系统可兼容分钟级和秒级（最低 0.5S）的 Power Cycling 试验
可配置包括功率循环试验设备 & K系数测试仪，相互独立的双系统，同时测试，互不影响
单平台配置 2000A 恒流源，并联使用电源时，单平台最大可达 6000A
可测试 IGBT / MOSFET / Diode 等器件
使用瞬态双界面测试法获取不同时刻下的瞬态热阻抗曲线，通过算法得到连续时间频谱函数 R(Z) 和结构函数，得出热阻值
互补输出：提高测试样品数量；栅极漏电流监测：失效预测
软件界面
金凯博 KC-3130 高精度大电流功率循环PCT测试系统 & 热特性智能检测系统软件功能完备并具备高可扩展性，基于 Linux 平台开发，稳定高效，配备工控机。保存与记录试验数据：漏电流、温度、故障信号、工作时长、漏源电压变化率等。
数据管理功能完整，具有操作界面与上位机，可实现数据自动保存与生成测试报告。
产品性能
测试精度
恒温系统温控精度：±0.5℃
恒温板 A/B：温控精度 ±0.5℃，分辨率 0.1℃，温控范围：10~60℃
恒温板 C：温控精度 ±0.5℃，分辨率 0.1℃，温控范围：-35~200℃
导通压降测量精度：±150μV
结温测试精度：±2℃
冷板及壳温测试精度：≤2℃
栅极电流检测：范围 0.1nA~10000nA；分辨率 15pA
测试容量与其他
PCsec / PCmin 最多可测试 8 只样品
Zth / Rth / Kcurve 每次只能测试 1 只样品
设备配有 3D 自由夹具，方便常见封装形式的安装固定
支持恒电流模式、恒结温模式、恒功率模式
支持 SECS/GEM 协议远程监控试验
超大功率水冷箱一台
安装调试及验收
交付期
2 个月
包装运输
采用满足长途运输可靠性的包装箱运输设备，设备木箱会标注好设备方位，并设置起吊标识等以保证设备在运输过程中的安全，保证设备完好运达。
安装调试
我方随设备到达客户现场进行设备的安装调试，拆箱后供需双方及时检查设备及备件、附件，如有损坏与缺漏供方及时补发。
技术培训
验收结束后对买方技术人员及工程师进行一周以上的免费培训。培训内容包括设备的工作原理、使用设备时的操作方法及步骤、使用过程中设备的维护保养、一般性故障的处理等。
质保期
1 年，由供方负责设备终身的维修，保修期后需对设备进行维修时，只收取成本。
