FBSOA1000
Forward Bias Safe Operating Area 1000A
晶體管正向偏置安全工作區(qū)測(cè)試系統(tǒng)
Transistor Forward Bias Safe Operating Area Test System
| n 用于 Si , SiC , GaN , 材料的器件級(jí)和模塊級(jí) 的IGBT , MOS-FET的正向偏置安全工作區(qū)測(cè)試 n FBSOA和對(duì)應(yīng)的IV曲線 n ICE電流0~1000A n VCE電壓0~100V。 n VGE驅(qū)動(dòng)電壓0~30V n vF熱敏電壓≤5V n Pmax功率100KW. n 脈寬10us~10ms， n 柜式結(jié)構(gòu)，氣動(dòng)安全（支持手動(dòng)式）工裝柜，計(jì)算機(jī)全自動(dòng)程控 |
一、關(guān)于安全工作區(qū)
晶體管的安全工作區(qū)，英文全稱safe operating area，簡(jiǎn)稱SOA。顧名思義，也就是說(shuō)只要使用的條件（電壓、電流、結(jié)溫等）不超出SOA圈定的邊界，晶體管必然能夠按照電路設(shè)計(jì)正常運(yùn)行，反之則死。 |
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| 所以，FBSOA是指全控型晶體管的門極電壓VGE處于正向偏置（VGE>VGEth）時(shí)，溝道處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的安全工作區(qū)。FBSOA是全控型晶體管各種工作狀態(tài)的集合，必須集合晶體管的其它特性去理解安全工作區(qū)的含義。 |
失效器件送到原廠做FA分析，看到的字眼通常包含over voltage，over current，short circuit，EOS等，但是，其失效的深層原因與整機(jī)的應(yīng)用環(huán)境和系統(tǒng)設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的。 晶體管正向偏置安全工作區(qū)測(cè)試系統(tǒng)整機(jī)產(chǎn)品里面包含的元器件數(shù)量少則幾十，多則上萬(wàn)甚至更多，應(yīng)用環(huán)境千奇百怪，元器件的失效就不可避免，作為工程師，能做的就是根據(jù)整機(jī)性能要求充分評(píng)估、測(cè)試元器件的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，出現(xiàn)失效后，復(fù)盤設(shè)計(jì)，復(fù)現(xiàn)失效，找出根因，避免失效再次復(fù)現(xiàn)。 |
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二、FBSOA參數(shù)定義
右圖是簡(jiǎn)化的FBSOA曲線，本質(zhì)上講，F(xiàn)BSOA曲線劃定了 四條電壓-電流關(guān)系的邊界線，分別由AB段，BC段，CD段，DE段構(gòu)成。 AB段規(guī)定了處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)下IGBT的工作電流，這個(gè)電流與IGBT的門極驅(qū)動(dòng)電壓幅值密切相關(guān)，從圖4可以看出，IGBT的門極驅(qū)動(dòng)電壓幅值越高，飽和導(dǎo)通狀態(tài)下的工作電流越大。 BC段規(guī)定了IGBT的可重復(fù)電流ICpuls，這個(gè)電流是4倍的標(biāo)稱電流； |
FBSOA簡(jiǎn)化曲線 |
CD段是最復(fù)雜的，需要結(jié)合IGBT的瞬態(tài)熱阻來(lái)看。大家知道，IGBT有兩個(gè)工作區(qū)，線性區(qū)和飽和區(qū)，跨越過(guò)AB段之后，其實(shí)IGBT就處于線性區(qū)了，也就是退出飽和導(dǎo)通區(qū)了，IGBT的損耗急劇上升，所以，這條邊界體現(xiàn)了IGBT能承受的耗散功率Ptot。同時(shí)可以看出，集射極CE兩端電壓越高，IGBT所能承受的電流脈沖幅值越低，另外，電流脈沖寬度越大，IGBT所能承受的電流幅值也越低。 從圖可以看出，藍(lán)色CD段各種脈沖寬度下的SOA，均是單脈沖安全工作區(qū)，非連續(xù)工作情況下的工作區(qū)，所以，必須參考上一頁(yè)的右下角的IGBT瞬態(tài)熱阻曲線，由公式（1）計(jì)算出在VCE條件下允許的電流IC的幅值和脈寬。 DE段最容易理解，它規(guī)定了IGBT的集射極CE擊穿電壓，需要注意的是，IGBT的CE擊穿電壓是和結(jié)溫正相關(guān)的，結(jié)溫越低，CE擊穿電壓也越低。 |
三、晶體管正向偏置安全工作區(qū)測(cè)試系統(tǒng)規(guī)格及環(huán)境要求
n 2設(shè)備尺寸∶800*800*1800mm（2組）∶
n 2設(shè)備質(zhì)量∶800kg∶
n 2海拔高度∶海拔不超過(guò)4000m； 2
n 環(huán)境要求∶-20℃～60℃（儲(chǔ)存）、5℃～45℃（工作）；
n 2相對(duì)濕度∶20%RH～75%RH（無(wú)凝露，濕球溫度計(jì)溫度45℃以下）；
n 2大氣壓力∶86Kpa～106Kpa；
n 2防護(hù)條件∶無(wú)較大灰塵，腐蝕或爆炸性氣體，導(dǎo)電粉塵等；
n 2電網(wǎng)要求AC220V、±10%、50Hz±1Hz
n 2壓縮空氣∶根據(jù)配置；
n 2工作時(shí)間∶連續(xù)。
四、產(chǎn)品特點(diǎn)
n 測(cè)試規(guī)范：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60747-9、IEC60747-2、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T29332、GB/T4023
n 測(cè)試工裝有“手動(dòng)式”“氣動(dòng)式”“電子開(kāi)關(guān)式”供用戶選擇，針對(duì)不同的封裝外觀，通過(guò)更換“DUT適配器”即可
n 高溫測(cè)試，支持室溫~200℃，±1℃@0.5℃
n 計(jì)算機(jī)程控，測(cè)試數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)為 Excel 文件以及生成PDF格式，且內(nèi)置多種通用文檔模板供用戶選擇，還可自定義
n 安全穩(wěn)定（PLC 對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控并與硬件進(jìn)行互鎖）設(shè)備具有安全工作保護(hù)功能
n 采用品牌工控機(jī)，具有抗電磁力強(qiáng)，排風(fēng)量大等特點(diǎn)
n 智能化，通過(guò)主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行操控及數(shù)據(jù)編輯，測(cè)試結(jié)果自動(dòng)保存及上傳局域網(wǎng)，支持MES系統(tǒng)和掃碼槍連接
n 安全性，防爆，防觸電，防燙傷，短路保護(hù)等多重保護(hù)措施，確保操作人員、設(shè)備、數(shù)據(jù)及樣品安全
n 電壓源電流源模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶需求等級(jí)，自選搭配
五. 晶體管正向偏置安全工作區(qū)測(cè)試系統(tǒng)部分配件清單
n 系統(tǒng)主機(jī)：數(shù)量/1 套，品牌/天光測(cè)控，型號(hào)/SOA-1000，規(guī)格/?；
n 高壓電源：數(shù)量/1 套，品牌/顧偉，型號(hào)/PSW160-14.4，規(guī)格/電流0-14.4A 電壓0-160V 功率720W 單輸出多量程；
n 驅(qū)動(dòng)電源： 數(shù)量/1 套，品牌/顧偉，型號(hào)/GPP-2323，規(guī)格/雙通道輸出 電壓32V 電流3A；
n 工 控 機(jī)：數(shù)量/1 套，品牌/研華，型號(hào)/610L，規(guī)格/；CPU:酷睿i7.操作系統(tǒng)windows10
n 機(jī) 柜：數(shù)量/1 套，品牌/天光測(cè)控，型號(hào)/SOA-A，規(guī)格/高≥2000mm 寬≤800mm 深≤800mm
n 采集卡: 數(shù)量/1 套，品牌/阿爾泰，型號(hào)/USB8504，規(guī)格/ADC分辨率：14位 輸入通道：4通道 采樣率：40MS\s 存儲(chǔ)深度2GB;
n 多功能數(shù)據(jù)卡: 數(shù)量/1 套，品牌/阿爾泰，型號(hào)/USB3132A，規(guī)格/操作系統(tǒng)win：XP.7.8.10 AI.AO輸入分辨率:16位250K
n 電壓變送器: 數(shù)量/1 套，品牌/阿爾泰，型號(hào)/S1205，規(guī)格/輸入-2~+2 輸出-10V~+10V？
n 霍爾電流傳感器: 數(shù)量/1 套，品牌/深圳知用，型號(hào)/CTA1000，規(guī)格/連續(xù)直流電流1000A 有效電流707 傳輸比：1：1000 帶寬：500KHZ
n 探頭: 數(shù)量/1 套，品牌/深圳知用，型號(hào)/P6251，規(guī)格/帶寬：250MHZ 衰減比10：1 上升時(shí)間：1.4ns？
n 柔性電流探頭：品牌/深圳知用，型號(hào)/CP9120L，規(guī)格/靈敏度5mv/A 電流1.2KA低頻帶寬1dB 高頻帶寬10dB
n 集成配套包、鼠標(biāo)、電源線
六、系統(tǒng)架構(gòu)原理圖
七、局部示意圖
驅(qū)動(dòng)模塊 |
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氣動(dòng)工裝示意圖 |
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