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讨论 第8期 原创赛

MOSFET测量及评估技术

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xkw1cn
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  • 2018-1-2 23:54:05
新年伊始,奉献一组MOSFET测量及评估技术给大家。

自去年以来,由于半导体行业异常景气和全线供不应求及国产功率技术提升。采购及供应严重趋向多元化和新型化。
哪些功率管更适合于你?它们有多可靠?

下面介绍一组以测量的方式和统计方式;全面评估MOSFET性能的方法和技术,以供参考。
欢迎大家一起讨论拍砖、莅临指导!

xkw1cn
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  • 2018-1-3 00:04:32
 
MOSFET可能是电源工程师在中小功率变换中;最常接触和熟悉的器件了。

MOSFET指标中,大体有:

绝对可靠性指标
相对可靠性指标
绝对易用性指标
相对易用性指标

特定应用指标

低温指标
高温指标

抗疲劳指标
零缺陷指标

本文重点介绍前五种测量评估技术。
aa20897
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  • 2018-1-3 20:57:42
 
跟看规格书的习惯差好多。
呆头鹅
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  • 2018-1-5 11:37:57
 
学习,期待着
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  • 2018-1-3 00:20:09
 
这些五项指标测试,共需:
设备:100M以上双通道数字示波器一台,双0-30V2A + 5V2A 实验电源一台。
DIY:0~1500V 1mA 高压电源一台, 单、双脉冲信号源一台, 功率测试板一块。
xkw1cn
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  • 2018-1-3 00:30:28
 
特别指出,高压电源的输出;可以达到上千伏。虽然持续电流很小;但仍足以将人电晕厥!有致命危险!需要特别注意安全

由于有高压测量;示波器必须配备高压探头!推荐100M带宽1:100 2kV规格!
最好配备原厂探头。测量前;必须用示波器自带方波校准
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  • 2018-1-3 00:56:54
 
这是一只高压探头和一只普通1、1:10探头。除颜色外;外观几乎完全一样。

A1.jpg
xkw1cn
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  • 2018-1-3 00:59:58
 
两者有本质的区别:

A2.jpg
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  • 2018-1-3 01:04:02
 
普通探头:
1:1最高工作电压100、150V
1:10最高工作电压150、300、600V

高压探头:

A3.jpg
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  • 2018-1-3 01:06:35
 
示波器方波矫正:

A4.jpg
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  • 2018-1-3 01:08:33
 
探头调教旋钮及工具:

A5.jpg
aa20897
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  • 2018-1-3 20:58:20
 
高压探头?普通探头耐压多大?
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  • 2018-1-3 01:43:33
 
由于每个厂家提供的参数测试条件并不一样,给直接评估带来许多困难和风险。也确切需要用户自己掌握标准。

另外,厂家提供的参数与实际应用并不完全一直。
比如;栅电容Ciss。厂家定义的是栅压为0V的电容值。而我们有用的是0-Vth的值或-V~Vth值。这就需要我们自己动手测量了。

还有些参数,比如VDS的分布范围。这值严重关系到产品的品质。但数据表上更本没有这样的表征量。这就更需要用户自己分批抽样统计了。
xkw1cn
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  • 2018-1-3 01:47:08
 
因此;作为品控重要环节,分析来料质量和补充数据完整性,是非常重要和必须的。
在可能的条件下,至少有手工测量和评估对比的能力。
wszdxp2004
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  • 2018-1-3 08:08:21
 
好啊,赞一个先!
admin
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管理员
  • 2018-1-3 08:34:08
 
新年开门红,感谢感谢支持 。
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  • 2018-1-3 10:12:59
 
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-3 08:16:48
 
好饭不怕晚,顶一下先。
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  • 2018-1-3 10:12:34
 
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  • 2018-1-3 10:04:20
 
传统上,我们通常用晶体管图示仪或三用表测试。但;这些仅能测试部分静态参数。
我们这个DIY系统,通过测试全范围额定电压/电流下的工作状态;全面全面动态及静态性能。

是不是管子有800V100A,我们就测到这个额定状态?
答案是肯定的,不仅如此;我们还将评估短路状态!也就是说;会把管子测到800V/1000A等级!

0.8MW?这还是小菜!

1000V1000A!这将是我们第一个小目标!覆盖全部目前常见的绝大多数分立MOSFET!IGBT/SiC/Diode将被一起捎带上!


aa20897
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  • 2018-1-3 20:59:06
 
楼主是从事什么工作的,开发不会搞这些东西吧?
xkw1cn
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  • 2018-1-3 22:12:04
 
开发也需要对器件了如指掌。所以;也是必须的。
aa20897
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  • 2018-1-4 22:18:11
 
但是感觉开发看规格书,不是一个套路哦
xkw1cn
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  • 2018-1-5 09:55:40
 
问题就在这,有些规格书参数名不副实。或为降成本;压根就不测。
aa20897
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LV7
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  • 2018-1-5 19:43:03
 
有些参数不常用,不测也不会去追究,出了问题才知道有什么问题。
飞翔2004
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副总工程师
  • 2018-1-18 12:37:29
 
主要参数测试一下就可以了吧,像MOS管什么结电容实际用的时候这种参数有测试?还是只是看规格书?
xkw1cn
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  • 2018-1-18 12:44:17
 
有些时必须测的。比如做ZVS拓扑时,Coss就是很关键的值。
同样;栅电荷的特征,影响MOSFET的延迟特性。在匹配时,也很重要。
。。。
即便时硬开关电路,这些实际参数才能真实反映损耗及噪音特性。

许多厂家为好卖;总是定义最有利的测试数据;导致很难直接对比。有了这套;一切画皮都会被揭开。
zhuliu09
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-18 13:46:35
 
COSS你怎么测?那可是一条随电压应力变化的曲线。
xkw1cn
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  • 2018-1-18 14:16:45
 
COSS不只是随电压而变;且随电流和温度而变。
与其说测COSS不如说QOSS更好理解由于电感是电流缓变型器件。在开关过程中可以作为电流源看待。这样;电容充的电荷:
Q=It
由于Q=CU;那么Q'=CU'----(对时间导数)
只要是电压对时间的微分(VDS波形斜率);就可以获得任意时刻COSS。

显然,只要驱动足够强大。就能用这套系统和这个方法获得任意时间和状态的COSS实时/平均或加权值。
aa20897
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  • 2018-1-23 18:33:47
 
只看规格书,不实测
xkw1cn
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  • 2018-1-24 10:30:33
 
许多小厂的规格书,就是抄的。为过关;作假的也敢用。比如做雪崩奶量;用的是1k的栅电阻。
一线大厂还好,一旦打官司;瞎标要赔钱。小厂;许多参数是设计保真,连测都不测。
要是自己再不管,基本就不知咋死了。
aa20897
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  • 2018-1-24 23:10:31
 
这些参数不都是可以通过电气性能、热看的出来吗?

YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-25 08:26:15
 
你看出来的只是在你的使用中会不会坏,能不能用。是不是跟技术规格书一样你是不知道的。
aa20897
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  • 2018-1-25 21:31:40
 
恩,我不做这个测试,其他部门做这种测试,这些测试你是自己做吗?
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-25 08:28:32
 
一个大公司的MOS管,并联使用,驱动速度不一样,不同批次,简单的测试栅极电容都能差一倍。
xkw1cn
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  • 2018-1-25 20:20:29
 
这公司的品控太戏了,我这从来没有过这问题。
aa20897
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  • 2018-1-25 21:32:58
 
符合规格书要求吗?厂家承认错误了吗?
xkw1cn
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  • 2018-1-3 10:09:23
 
这么大电压电流,是不是要冷却?1MW可调电源?
既然能和大家分享DIY,就意味着这个系统没那么恐怖。

xkw1cn
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  • 2018-1-3 10:11:56
 
首先;我们开始最简单和熟悉的部分:高压电源!1500V1mA!
这电源主要用于测量VDS和额定状态下的开关及短路时各项指标。
liguanghui2588
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  • 2018-1-3 11:44:01
 
高压小电流怎么弄的
xkw1cn
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  • 2018-1-25 20:24:00
 
倍压整流获得的。
lzlrobert
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  • 2018-1-3 11:59:01
 
顶一下先
jeetag
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  • 2018-1-3 15:32:06
 
顶,来学习!
垦丁太鲁阁
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  • 2018-1-3 15:57:05
 
先给许工顶一下,希望许工对比下东微的GreenMOS与传统平面MOS的区别,目前东微的GreenMOS在生产批量中冲击实验容易失效,虽然GreenMOS的Rds和结电容小,但是在EMC处理方面,还是需要将驱动电阻加到百欧姆级别,其实效率还是损失了不少。当时砸开了东微的GreenMOS和华微的平面MOS做对比,前者晶元基本为后者的1/3。
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-1-3 16:57:45
 
好啊,赞一个先!把各种MOSFET参数都对比一下
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-4 08:34:33
 
COOLMOS刚出来的时候,虽然导通内阻什么的有大幅度降低,但抗冲击能力好像是低了好多。/
垦丁太鲁阁
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高级工程师
  • 2018-1-4 11:13:19
 
抗冲击是差了好多,生产失效率在万分之二到五之间。传统的平面MOS与现在的超级结MOS相比,好比卡车与跑车,前者跑得慢但是耐撞,后者跑得快但是不耐撞。去年东微来推他们的VDMOS,说是采用半浮栅制成,砸开一对比,晶元那是真小。而且工艺与英飞凌的“挖”不同,他们采用的是“叠”,成本一下子就下来了,相同规格卖的比平面MOS还便宜。
QQ图片20180104110156.png
houyouxuan
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LV3
助理工程师
  • 2018-1-3 17:30:17
 
期待中
xkw1cn
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  • 2018-1-3 17:41:41
 
高压电源原理:

AS1.pdf

14.61 KB, 下载次数: 245

xkw1cn
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  • 2018-1-3 17:42:47
 
相关数据表:

irfi4024h-117p.pdf

250.98 KB, 下载次数: 100

irs2153d.pdf

354.95 KB, 下载次数: 73

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  • 2018-1-3 17:48:55
 
这是一款高频方波六倍压整流电路。
用IRS2153D做信号发生及驱动,IRFI4024H-117P半桥做功率输出。变压器20倍升压产生300V方波。六倍整流后生成0~1800V可调电源。
liguanghui2588
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  • 2018-1-3 22:17:23
 
能否弄个原理图讲解一下
nc965
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  • 2018-1-5 09:21:10
 
1mA电流,直接市电倍压整流很好实现。
xkw1cn
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  • 2018-1-5 09:56:16
 
存粹为了安全。
aa20897
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  • 2018-1-5 19:47:59
 
变压器次级都不安全,初级会安全一些,电源也比较容易找。
aa20897
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  • 2018-1-5 19:48:28
 
变压器次级是不安全吧?
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  • 2018-1-9 10:24:45
 
变压器二次有高压,如果有一端与地有联系,就会有触电危险和损坏设备。所以;分开设计。
另外;示波器地线是与大地连接的(如果没拔掉电源地线),如果电源不悬浮,有损坏设备的风险。
xkw1cn
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  • 2018-1-3 22:40:38
 
这是IRS2153D及其IC内部分电路:

A6.jpg
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  • 2018-1-3 22:44:44
 
R与CF和IC内左半边构成555单稳多谐振荡器。振荡频率为:

A7.jpg
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  • 2018-1-3 22:45:51
 
R取20k;CF取1000pF,查曲线得工作频率为35kHz。
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  • 2018-1-3 22:55:25
 
IC内右侧将左侧555互补脉冲匹配延时和产生1.1uS死区后分别送到高边和低边驱动。
最终;IC最右侧图腾柱推动功率MOSFET栅极,产生功率脉冲输出。
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  • 2018-1-3 22:59:39
 
由于IRS2153D的Vcc脚集成了15.6V稳压管。为便于实验应用,用78L12为它供电。
呆头鹅
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  • 2018-1-17 18:43:39
 
栅极电阻对测试有影响吗?应该怎么选?
xkw1cn
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  • 2018-1-17 20:40:08
 
有影响。

自己测试的最大好处;就是可以按自己的管子配自己的栅电阻按实际电压电流;测试真实结果。而不限于数据表里的典型值。
xkw1cn
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  • 2018-1-3 23:18:59
 
隔离升压变压器,建议采用EE13或EE16 尺寸磁芯骨架,PC30/R2KBD材质即可。
变压器先绕付边再绕原边顺序制作:
二次:0.15mm 310N    高强度聚酯漆包线。
一次:0.27mm 15N     高强度聚酯漆包线。
气隙:0.2mm。

xkw1cn
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  • 2018-1-4 16:30:29
 
原理图右侧是六倍压整流电路。由于变压器输出是0~300V;倍压整流范围为0~1800V。
由于输出仅为毫安级电流且工作在35kHz,倍压电容仅需CBB8 1kV2200pF.整流管为超快恢复二极管UF4007。

103 2kV电容用于滤除高频纹波。R1~4用于卸放高压储能。规格为1W 10M。这里;电阻实际耗能很小,完全出于电阻耐压原因;选取不小于1W的电阻。

lzlrobert
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  • 2018-1-4 21:36:41
 
市面上应该有SMU源表来测MOSFET的,keithley或者keysight应该都有。
xkw1cn
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  • 2018-1-5 10:19:34
 
自动测试机上用的就是这类东西。貌似价格不菲。
aa20897
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  • 2018-1-5 19:50:50
 
电阻耐压有600V?
xkw1cn
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  • 2018-1-5 23:37:20
 
aa20897
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  • 2018-1-7 22:24:13
 
恩,从电阻功率来看,耐压也不低。
xkw1cn
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  • 2018-1-4 16:40:27
 
R5~8;RS为MOSFET/IGBT/Diode耐压测试网络。

RS为电流测量电阻,灵敏度:1mV/uA
低压MOSFET VDS测量。JP2短接G-S,JP1短接;R5限流。在三脚工位测量。
高压MOSFET VDS测量。JP2短接G-S,JP1断开,R6/7/8限流。在三脚工位测量。

xkw1cn
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  • 2018-1-4 16:49:44
 
当该电源作为动态测量源时,从J2引出。
xkw1cn
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  • 2018-1-4 16:57:34
 
电路在设计是,需要注意MOSFET插口与实物的管脚对应关系。JP2是短路的G-S,不可弄混。

测量时,以S级为参考,低压通道测量RS上电压;作为电流值,DS电压作为耐压。由于RS上的电流信号是反向的,建议探口设置成倒向。
aa20897
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  • 2018-1-5 19:45:00
 
心如刀割
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  • 2018-1-3 20:49:01
 
先顶再学习
nc965
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  • 2018-1-3 22:16:37
 
看许工描述,好像是做验证实验,而不是可靠性评估的规范?或许没有规范?
xkw1cn
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  • 2018-1-3 22:57:45
 
后面,会用数学方法给出可靠性评估。
cuncaosheng
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  • 2018-1-4 10:30:36
 
许工更新快点哦
lzlrobert
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期待可靠性评估。
飘飘飘
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收藏了
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  • 2018-1-8 21:55:07
 
功率测试板:

A9.jpg
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  • 2018-1-8 21:56:40
 
相关元件数据表:

STTH112.pdf

85.1 KB, 下载次数: 44

IDM10G120C5.pdf

933.64 KB, 下载次数: 40

2ED020I12_FI-DS-v01_00-en.pdf

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  • 2018-1-8 21:58:17
 
功率测试板与高压板的连接:

A10.jpg
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  • 2018-1-9 09:26:48
 
功率板由左右两侧构成。左侧是集能侧,用来储存能量和提供高频回路。
当高压测试时,输入电压低于400V;短路JPS;仅C3储能。储能电容为220uF。当供电电压在400~700V,短路C1。700~1000V,C/2/3串联工作。
C4/5提供高频回路。所以;这两颗电容需要CBB21/22/81三种型号中的一种。

xkw1cn
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  • 2018-1-9 09:41:07
 
右侧是开关测试电路。。。。
提个问题,这电路咋用来测试的?为啥会把MOSFET放到高侧?
xkw1cn
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  • 2018-1-9 14:44:34
 
呵呵,如果MOSFET开关器件从S极测量所得电流;为D-S电流与栅驱动电流之和。显然;用它做开关损耗计算,有理论误差在内。因此;我们改为D极测量。

由于MOSFET开关速度相当快,可以达到10nS级别。我们常用的霍尔电流探头根本无法满足。所以;这里采用了电阻直测方式。
所以;我们在MOSFET漏极接了电流检测电阻。
xkw1cn
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  • 2018-1-9 22:11:59
 
如图A9所示,电源电压供给正常后,待测管Q被电感L短接到地。Vcc通过R、D向高侧供电电容Cbs充电。
给Hin输入第一个脉冲,高侧输出通过Rg1驱动待测管Q导通。

流过Q的电流即是电感L电流,为:
I=(UDC/L)t

注:UDC为高压电源电压,L为L的电感量,t为驱动脉冲宽度。

例如 UDC=400V, L=500uH  那么;流过Q的电流为:
I=800000t

第1uS时;I=0.8A
   2uS          1.6A
   3uS          2.4A
   4uS          3.2A
     。            。
     。            。
   10uS         8.0A
   20uS         16.0A
xkw1cn
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  • 2018-1-9 22:16:05
 
我们只要控制脉冲宽度,就能控制流过Q的瞬时电流。
当达到待测电流值时;脉冲关闭。这时测得的关断过程就是该测试电压下;关断测试电流时的真实波形。
是不是很简单?
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-10 09:47:43
 
许工,利用你的帖子,问个问题:
有个项目,器件需要筛选,委托第三方筛选,MOS管是这样的,假设600V,LDSS是100uA,筛选的时候,是DS施加电压的时候,测量IDSS,但他施加的电压,要到690V的时候,LDSS不超过100uA(大概是i这样的具体我不是很清楚,但这个690V电压可以确定),这样会不会对管子有损坏,因为我只要用筛选过的管子(桥式变换器)老化一段时间后就炸,用同一批次购买没有筛选的,老化就没有问题。
xkw1cn
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  • 2018-1-10 10:00:19
 
对于超级结结构,管子内阻断层电场基本是矩形;自愈性相对较弱。如果有击穿而不限流,就会有热点漏斗。
举个实际例子。早两年,实际测过某品牌的超级结MOSFET。额定650V,限流100uA的实际首击穿电压720~740V,但很快会跌到620V。
如果用小电流高压源测量。这种回滞会在超级结形成热点漏斗,导致使用时炸鸡。

所以;在前面高压测量时,需要用100kohm电阻限流来抑制瞬间电容放电导致热点。

建议在筛选时;也采用这种方式。

YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-10 11:18:52
 
有没有限流不是很清楚,但应该没有发生你说的首次击穿,因为他是在升高到690V之前,要求电流不能达到100uA,如果在达到690V之前,电流超过100uA,判定不合格,这样对管子有没有问题?另外就是为什么要超过管子额定的电压呢?这个有什么标准之类的没有?因为我这是筛选而不是测试管子的指标。
xkw1cn
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  • 2018-1-10 11:54:58
 
如果用晶体管表测;一定会有这个现象。
关于标准,没有统一的。各厂各自为政。
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-10 12:53:29
 
明白了,多谢,我再跟对方沟通一下,看具体是如何测量的。
nc965
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  • 2018-1-10 11:57:40
 
用更高的电压和更大的限流电阻来做这个事情
xkw1cn
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  • 2018-1-10 10:05:51
 
也就是说;测试开始时,电源电容储存的720V电能;在VDS从720V跌到620V时,迅速放电到620V。由于PN结的负阻特性,在击穿点形成电容放电热流而局部过热受损。
大多数情况,由于测试电源侧电容不是很大。能损伤但很少击坏。

所以;晶体管近侧电阻限流时必须的。
xkw1cn
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  • 2018-1-10 10:07:16
 
而相对传统VDMOSFET。由于阻断电场时三角形,自愈能力强得多,一般没有这个问题。
zhuliu09
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  • 2018-1-18 10:03:47
 
您是指耗尽区电场么?MOS器件在关断的时候,是耗尽区在承压?
xkw1cn
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  • 2018-1-18 11:37:57
 
你觉得呢?
zhuliu09
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  • 2018-1-18 13:37:08
 
不清楚你说的什么?
请使用专业名词好么?
liguanghui2588
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  • 2018-1-10 11:33:05
 
更全面的认识MOS管的特性,
xkw1cn
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  • 2018-1-11 17:25:13
 
A10原理测试波形示意:

A11.jpg
xkw1cn
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  • 2018-1-11 21:15:09
 
如图A11示。最上面的蓝色线是驱动波形。浅蓝色为MOSFET的漏源间电压。绿色是流过MOSFET漏源极的电流(IDS)。黄色是电感电流。

MOSFET被驱动打开后,流过电感(MOSFET漏源极IDS)呈线性上升。当达到测试电流时,驱动将MOSFET关闭。
此时的VDS与IDS乘积对时间的面积(左侧第一个圈内)就是关断损耗。

MOSFET关断后;电感电流通过D续流。该回路电阻很小且工作时间短。电感电流不变。

间隔少许时间后,MOSFET再次打开。同样;VDS与IDS乘积对时间的面积(右侧圈内)就是开通损耗。
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  • 2018-1-11 21:20:22
 
同样,电流5%~95%变化的时间;就是对应的开或者关电流时间。
电压5%~96%变化时间,就是对应电压开或关时间。

注:
1)有些公司定义的开关波形是10%~90%。业内并无统一标准。
2)对于有拖尾现象器件,5%的截取点偏差;结果可能差异较大。
xkw1cn
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  • 2018-1-11 21:35:07
 
提个小问题,大家知道,现在许多高级示波器集成有功率分析模块;用来分析包括开关损耗等这类参数。
那么;如果没有这类高档货;又如何处理或计算这类参数呢?
aa20897
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  • 2018-1-11 22:03:05
 
功率分析模块准不?有用过吗?
xkw1cn
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  • 2018-1-12 11:06:28
 
分析模块;实际是套计算软件。且可以用电子表格导出。从用的情况看;没有问题。计算结果可信。

测量误差;主要是探头/示波器带宽和各通道延时匹配。所以;测量前;需要对示波器校准下。
aa20897
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  • 2018-1-11 22:03:35
 
有用过这种示波器吗?
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  • 2018-1-11 22:20:18
 
有用过。
这个功能最早出现在力科高端示波器上。
现在;泰克3000以上系列都有这个功能了。
aa20897
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  • 2018-1-12 22:15:38
 
力科示波器不是很常见,我一直用泰克的,安捷伦的都不怎么用。
xkw1cn
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  • 2018-1-12 10:36:17
 
上个实测波形。示波器:TEK DPO4104B  探头:500M原配

tek00238.png
tek00239.png
tek00240.png
aa20897
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  • 2018-1-12 22:16:41
 
各个颜色的波形是什么含义?
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  • 2018-1-13 23:57:02
 
绿色的是电感电流。蓝色的是栅电压,玫瑰红的是漏极电压。
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  • 2018-1-12 10:39:39
 
这就是400V母线40A负荷电流开关时的实测波形。整体测试;用两个驱动脉冲完成。
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  • 2018-1-11 21:32:33
 
A11不仅可以测开关损耗,还可以测短路。
短路不是要炸管吗?

其实;炸鸡也是有条件才能产生的。短路炸鸡需要器件在一定电压和短路电流下;经过足够长的时间才会开花!
我们将短路状态下的电压电流与时间积称为短路耐量。
不同电压电流下的短路耐量是不同的。为保证参数准确性,通常会规定测试的直流电源电压和栅驱动电压。这样;时间就会称为唯一的描述值。
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  • 2018-1-15 17:22:07
 
上个实测的400V22A关断损耗测试中的D极电压/IDS/损耗能量积分波形及损耗值,共参考:

S12.jpg
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  • 2018-1-15 17:36:05
 
这是全频带下;对管方式测试的400V22A开通波形。

蓝色是栅驱动电压。可以看到;由于开通瞬间对侧二极管从导通到恢复关断过程中,有大约40nS处于通的状态而未能回转到阻断,半桥有40nS左右的短路。
栅电压出现一抛射电压和电流出现剑锋。

黄色是IDS。

紫色是VDS

红色是功率管损耗对时间的积分量。

右上侧显示的是示波器对波形的计算参数。其中的第三行红字,就是管子的开通损耗,单位:位焦耳。
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  • 2018-1-15 23:02:25
 
有了这个波形;我们能读出哪些信息呢?这些信息与我们看到的数据表中参数有啥区别和联系?
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  • 2018-1-16 09:29:39
 
首先;现代数字示波器,已经摆脱简单显示功能。更多的加入记录/测量/运算/分析功能。
其次;可编制计算公式和分析功能,基本实现了可见既可算和输出。
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  • 2018-1-16 10:04:00
 
现在一些普通的示波器,1000元左右的,用于车间产线调试用的,应该没有这些功能吧?
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  • 2018-1-16 10:31:13
 
模拟的还没有。最便宜的数字示波器;已近植入部分功能。

如果全套原厂配件,完整配置到能完整测试,通常要大10W了。其中;示波器占弱一半;电流探头/高带宽高压探头和差分探头,占强一半。
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  • 2018-1-16 10:33:21
 
另外;车间工人无需分析也没必要做开关特性和功率分析。
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  • 2018-1-16 11:28:36
 
从波形解读:
1)栅电压(蓝色波形)。
驱动从输出到管子开始开通,延时约0.2格,计40nS。
驱动上冲击时间约0.3格。此时是对侧MOSFET体二极管恢复和自身Coss短路时间。约和60nS。
Vth电压约1格,合5V。

2)漏极电压(紫色)。
开通过程约0.3格,合60nS。
拖尾过程0.3格, 合60nS。

3)IDS(黄色)
电流完全自由流动时间为0.5格,合100nS。此后按自由过程流动。
由于有寄生参数,有自由振荡过程。
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  • 2018-1-16 11:51:01
 
现代高端数字示波器已经能准确计算波形。但;动辄十万的价格;毕竟价格不菲。是否可以;如何用简单数字示波器+数字表格方法近似解算?
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  • 2018-1-16 15:07:17
 
这是按中线法;将有振铃波形转成折线波形:

A13.jpg
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  • 2018-1-16 15:30:15
 
无论电压或电流,都可以按假设的坐标原点将每一直线段写成:
V=at+C
I=bt+d
V*I就是损耗瞬时功率。对时间的投影面积就是损耗能量。
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  • 2018-1-16 15:41:37
 
所谓时间的积分;就是把波形分成极小的一段段,按直线计算。
我们前面已经用中线近似。所以;我们可以直接按梯形面积法直接求出没段直线对应面积,相加后总和就是每开或关的损耗。
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  • 2018-1-16 15:55:12
 
为便于理解,做两点注释:
1)方程中的a和b是对应直线段的斜率。
2)c和d是原点偏移量。也就是t=0时;线段或延长线的值。
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  • 2018-1-14 00:07:32
 
功率板能不仅能做正常开关特性测试,还能做短路能力测试。

工程短路测试有两种模式:单次短路和双次短路。

单次短路模式是考核器件的短路耐受力。通常是在额定母线电压和栅驱动电压下,以短路不损坏时间标定的指标。
双次短路模式是考核工程中,在可能遇到最近两脉冲发生短路时;可用的最大短路保护延时或在现有保护下;可承受的最邻近脉冲间隔时间。
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  • 2018-1-14 21:27:11
 
MOSFET短路测试,正如其名。直接短接图中电感后测试。
为一致器件,大多厂家规定;短路线为长10厘米;截面积1平方毫米的塑胶铜线。
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  • 2018-1-14 21:35:08
 
如大家所知;MOSFET短路耐量是10uS。所以;通常输入短路测试脉冲不会超过该值。
鉴于此;我们无需制造上千安的高压电源,只需给储能电容充够电即可。

按10uS、1000A计算,短路测试用去:
1000X10EXP-6=10mQ

对于220uF电解;10mQ的电压跌落为:
0.01/0.22EXP-3=45V

对于400V短路测试;电压最大跌幅45V。通常远小于这个量。
同样;加大电容量,可以一只电压的跌落。
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  • 2018-1-15 09:53:20
 
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  • 2018-1-15 16:42:52
 
前面的测试;都是基于理想二极管续流。但是;实际上;MOSFET寄生二极管都非理想。一线厂家多是按对管方式测试的。
也就是说;现在的碳化硅二极管D;通常是短路了栅极的同型号管子。
所以;我们现在的测试结果都由于厂家给的标准。

这么设置的原因是;这样可以排除其他问题而基本独立的体现被测管子的特性。

为保持一致;该功率电路同样可以用对管测试法。用同型号管子替换D后测试。

同样,在D上串联一无感小阻值电阻;可以用于测试二极管恢复特性和过程。

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  • 2018-1-15 22:59:59
 
我们已经有了电源板和功率测试板。已经用一个或两个可调宽度和间距的脉冲测试了开关及开关损耗;开关管短路等。也看到了实测波形。
那么;我们如何获得一个或两个可调脉冲呢?
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  • 2018-1-17 00:39:25
 
最后一部分原理图:双脉冲电路

S15.jpg
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  • 2018-1-17 00:40:09
 
是不是超简单?
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  • 2018-1-17 10:26:15
 
这是个有趣和很工程的简单电路。三个可变电阻由数字电位器或3296可调电阻构成。
试分析下这个数字入门电路,看看你是否还能画出波形?
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  • 2018-1-17 16:06:03
 
图中,S按钮按下一次;发出一组规定脉冲。

RP1是两个脉冲间隔。
RP2是第一个脉冲宽度。
RP3是第二个脉冲宽度。

FP节点是第一脉冲输出。
SP节点是第二脉冲输出。
DP节点是第一和第二脉冲组合后输出的双脉冲(负逻辑)
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  • 2018-1-17 21:17:46
 
电路动态测试功能小结下:

A11.jpg
A12.jpg
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  • 2018-1-18 11:43:53
 
如果仅是常温测试,对系统的贡献非常有限。毕竟功率管总是从冷态稳定到热态。所以;这个系统在常温功能下;让MOSFET背上热板和冷板;就可以实现任意状态下的测试。
比如测试-55C下的工作特性或+85/175C下的状况。

显然;数据表根本无法提供如此详尽信息。这个系统;是每个工程开发组的必备工具和设计依据。
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  • 2018-1-18 15:50:42
 
欲成事;必先善其人。有了工具,需要合格的人来操作和测量。

由于MOSFET是静电敏感器件。测试工作需要在防静电的工作室进行。

防静电工作室;包括防静电地板/桌子/椅子;接地线和环控设备。特别强调一点,这里的环控不是☞空调。这货有些型号反而会搞坏。

这里;更重要的是人!
首先;这人需要温文尔雅。有脾气的人不得从事这个工作。
其次;穿着得体朴素。化纤等质感低端货禁入!
再次;不能化妆上岗。需带放静电手套或指套和带线的接地手环操作。
最后;需要多喝水;多湿拖地板。

培训合格后;凭上岗证上岗。

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  • 2018-1-18 17:42:24
 
有了测试人员和设备场地,就可以开始测试了。

通常,原件抽样率是1%或10%。每批次样品数不低于10只但不会超过1000只。抽样按批次号进行。
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  • 2018-1-18 21:14:28
 
就VDS,你们觉得实际值越高越好还是。。。
怎么考核啥是好管子?或。。。。
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  • 2018-1-19 09:02:44
 
假设手头只有万用表,如何快速判断出MOS是否损坏掉了。
除了测量两个引脚是否导通
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  • 2018-1-19 09:39:29
 
如果是工程师在实验室判断样品是否损坏,确实可以借助万用表判断。大体步骤:
1)短路栅源,测量DS二极管。
用万用表二极管档测量DS二极管压降在0.48V左右;且10K点阻挡显示无穷大,说明MOSFET本体基本没有问题
2)断开栅短路,测量栅泄放特性
将万用表到到1k档,正电笔搭在栅上,负电笔搭在S极。然后;快速将栅上的正电笔移到漏极。正常的MOSFET能观察到导通且慢慢恢复阻断的过程。
栅源用电阻短接再断开后,若MOSFET能维持阻断不变。那么;说明栅绝缘完好。

如果经以上两步骤判断MOSFET的D-S/G-S完好且可以正常开关,基本就可以判断MOSFET是完好的;可以继续使用。

但是;由于这种方式是基本功能判断,只适合于实验室工程师透明元件现场预估。对黑盒子器件无效。
aa20897
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  • 2018-1-22 22:00:00
 
1)短路栅源,测量DS二极管。
用万用表二极管档测量DS二极管压降在0.48V左右;且10K点阻挡显示无穷大,说明MOSFET本体基本没有问题
是无穷大吗?有个几M电阻吧?
aa20897
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  • 2018-1-22 22:01:02
 
2)断开栅短路,测量栅泄放特性
将万用表到到1k档,正电笔搭在栅上,负电笔搭在S极。然后;快速将栅上的正电笔移到漏极。正常的MOSFET能观察到导通且慢慢恢复阻断的过程。
栅源用电阻短接再断开后,若MOSFET能维持阻断不变。那么;说明栅绝缘完好。
为啥是1K档位呢?10K,1M可以不?
或者直接使用二极管档位可以不?
aa20897
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  • 2018-1-22 22:27:02
 
亲测了一下,我的万用表跟MOS测不出这个效果,都一直是断开状态。
aa20897
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  • 2018-1-22 22:38:08
 
不过用二极管档位是可以的哦
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  • 2018-1-22 23:35:43
 
是的;每种表设计不完全一样。如果是指针表;还得用10k挡。数字万用表的二极管挡大多开路有2V多;大多可以测出来。
aa20897
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  • 2018-1-23 18:26:32
 
恩,原理ok就行,
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  • 2018-1-19 11:49:04
 
日常,我们总希望越结实越好。但工业与日常有本质的区别。

这有点像冲果汁。我们居家冲饮果汁;也就可数的1杯或几杯。每杯可能有浓淡,但多半还是可口的。
工业生产果汁;就有点不同了。即便同样是勾税,也不能一杯浓一杯淡的。呵呵;如果你在超市买到这样的东西;估计早火了。。。
更何况;以每天万倍生产时,不仅有浓淡;甚至有空瓶和外溢/漏杯等等少见现象。

所以;工业制造的第一要务是稳定!
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  • 2018-1-19 11:50:53
 
所以;高的裕度并不是好的产品。达标和分散性是描述工业质量的基本依据。
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  • 2018-1-19 15:39:12
 
补个RDSON的测量方法。
MOSFET的不同电流下RDSON测量,也是判别器件设计及制造的重要指标。

测量RDSON非常简单。用现有功率板;在单脉冲下VDS和ID。两者之比就是RDSON。

将电解充到较低的电压(通常1/10的动态测试电压就足够用了。),用单脉冲长时间开通MOSFET。那么;功率板开启了标准的RLC放电过程。
开启后的VDS与ID之比就是RDS。
同样利用数字示波器的计算(除法)功能,可以直接测出不同电流下的RDSON。也可以测量不同栅驱动电压和ID下的RDSON变化情况。
nc965
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  • 2018-1-19 15:51:21
 
其实用9V电池做个小板子就可以测了,很方便快捷,是不是Y货一测便知。
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  • 2018-1-21 21:45:30
 
嗯!好办法!
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  • 2018-1-21 21:51:19
 
我们左右的测试都只有一到两个脉冲。所以;一般认为初始结温就是元件背板问题。
测试中也无需散热器。管子本身并不发热。

同样如果用不同温度背板,也可以实现在自然环境下测得各种温度与状态的开关特性。

说白了,就是往坐上一插就行。
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  • 2018-1-21 21:52:34
 
实际上,现代工业中;判断器件好换用的是形式和数理统计相结合的方法。
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  • 2018-1-22 13:39:55
 
工业化评估,看似很复杂和系统,实际上;与我们买衣一样。只是更具体和数字化。

首先,是否能穿。也就是时候合格。
一个不没满足自己指标的产品,就没有可评估的必要。

但是;批量采购的产品如同我们一下买了一打衣服。可能有好有坏。好坏的比率;就是合格率。
也就是合格产品与总量之比。

通常;对于器件,标准一线产品在产线失效率,通常小于5ppm。也就是说,原厂到线的合格率;通常高于99.9995%。或失效率低于百万分之5.
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  • 2018-1-22 14:19:42
 
关于这方面指标,主要是耐压/RDSON/栅电荷等等。
这些指标特点是;一旦低到下限,直接威胁整机安全。
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  • 2018-1-22 14:23:06
 
其次是外在指标。(其实;内在指标更重要,只是;外指标相对易弄,放在内在指标之前。)

这主要是外观/可焊性/阻燃等等。
火神不是我
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  • 2018-1-22 20:51:43
 
多谢楼主分享!
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  • 2018-1-23 10:21:27
 
外指标如同衣服的材质。虽然MOSFET早已实现标准封装。但塑壳或金封材料/引脚镀层及可焊性和防腐等都各不相同。

塑壳阻燃是防止器件凝露等气候条件下,抗电气腐蚀和阻止燃烧的特质。有点像衣服结实程度和防火能力。

用前面的高压源;将高压引到管壳上。滴水产生短路和电弧腐蚀。最后;塑壳表面会因电弧腐蚀而产生碳化面而绝缘失效。
通常;这种实验是抽查制,一票否决。

引脚可焊性检测;通常是将器件85C烘96小时后测试,以一批次焊接质量为统计数据。分浸润性/均匀性/搭锡;外观等。
是按不良率为统计对象。
wszdxp2004
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  • 2018-1-24 08:03:31
 
受 nc965 指点,向你来请教以下帖子:
http://bbs.21dianyuan.com/forum. ... &fromuid=113259
求助内容如下:  // 请有空回复下,谢谢!
“    用UC3842能做反激准谐振(Flyback-QR)吗?
     有人做过吗?怎么样QR呢?
     请路过的大侠指点,有图更好呢?谢谢!  ”
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  • 2018-1-24 10:24:15
 
可以做。在成都的讲坐最后一页就是用384X做准谐振的电路原理图。
xkw1cn
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XIAOTU80
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ky1755
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  • 2018-2-1 09:09:56
  • 倒数9
 
这里氛围真是好!谢谢!!!
sxjbiti
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高级工程师
  • 2018-2-1 09:04:14
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测试太细了
aa20897
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LV7
实习版主
  • 2018-2-1 21:43:39
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恩,应该是专门对部品做测试方面的。
xkw1cn
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版主
  • 2018-2-1 22:53:03
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是这么回事。企业和人一样,严防病从口入。检测抽查是必须手段。
也能够有数据分析供货商质量波动情况。
aa20897
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LV7
实习版主
  • 2018-2-3 21:55:35
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大公司套路多,小公司检测手段还是差好远。
xkw1cn
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版主
  • 2018-2-4 00:13:40
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大公司,都是自动测试台伺候。小公司只能人工了。
所以;这里给个可以DIY的手段,愿意做的DIY个即可。也省得工程师被拉到这种无关的地方扯皮。
aa20897
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实习版主
  • 2018-2-4 08:25:42
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zhanglinghong
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LV6
高级工程师
  • 2018-2-5 20:10:14
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有一个问题想请教一下版主,在量产测试时怎样测试可以剔除栅氧薄弱的电路呢?谢谢!
xkw1cn
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版主
  • 2018-2-6 00:16:39
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所谓栅氧薄弱,可以从两个方面考量:
1)在线抽测Qg。如果氧化层厚度问题,过薄的氧化层管;可以看到开通的米勒平台后的沿偏缓。
2)85C热储存96小时。这个方法主要剔除氧化层缺陷产品和ESD损伤件。
zhanglinghong
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LV6
高级工程师
最新回复
  • 2018-2-13 20:50:45
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