【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件測試，具體涉及一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統。
技術介紹
1、以氮化鎵(gan)為代表的第三代半導體材料由于其寬禁帶寬度、高擊穿電場、高導熱率、大電子飽和速度以及優異的抗輻射能力，在高頻、高功率密度領域具有重要的應用前景。然而，在輻照環境中，這些器件的電學性能會受到輻射效應的影響，導致性能退化甚至器件失效。
2、半導體器件的雪崩和浪涌特性是其安全運行的重要指標。雪崩特性測試可以用于評估器件在過電壓條件下的性能，而浪涌測試則用于評估器件在瞬態高電流沖擊下的穩定性。針對這兩種測試，傳統的實驗系統通常分別獨立構建，這不僅增加了測試成本，也降低了測試效率。因此，設計一種可同時測試雪崩和浪涌特性且適用于輻照環境的實驗系統顯得尤為重要。
技術實現思路
1、本專利技術提出了一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，以解決現有的測試系統難以在輻照環境下同時測試雪崩和浪涌特性的技術問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，包括觸發單元、雪崩測試單元、浪涌測試單元、控制信號處理單元、自檢比較單元、判定單元和輻照保護單元；
3、所述觸發單元，用于產生測試信號并通過統一測試通道連接至所述雪崩測試單元和浪涌測試單元；
4、所述雪崩測試單元通過雪崩測試通道連接待測半導體器件，輸出雪崩測試信號并顯示所述待測半導體器件的測試數據；
5、所述浪涌測試單元通過浪涌測試通道連接待
6、所述控制信號處理單元控制雪崩測試單元和浪涌測試單元的工作狀態，以保證確保雪崩測試通道和浪涌測試通道不會同時啟用，并生成轉換信號切換測試線路；
7、所述自檢比較單元，用于接收雪崩測試單元和浪涌測試單元的輸出信號并進行自檢，判斷保護電路是否正常工作，并將自檢結果傳輸至控制信號處理單元；
8、所述判定單元用于比較雪崩測試電路和浪涌測試電路的輸出信號，識別其中的異常信號并驅動紅色led燈提示操作人員；
9、所述輻照保護單元通過防輻照材質包裹上述所有單元并暴露于輻照環境中。
10、優選地，所述雪崩測試單元包括電源、示波器和雪崩測試電路，所述雪崩測試電路通過第一通道與觸發單元連接，通過第二通道、第三通道和第四通道分別連接待測半導體器件的g端、d端和s端，其中第一通道用于觸發雪崩測試信號，第二通道、第三通道和第四通道用于將測試信號輸入至待測器件。
11、優選地，所述雪崩測試電路包括保護電路、控制電路和測試電路，其中保護電路用于保護待測器件免受高電流損害，控制電路用于發出自檢信號并將自檢結果傳輸至自檢比較單元，測試電路執行雪崩測試操作。
12、優選地，所述浪涌測試單元包括電源、示波器和浪涌測試電路，浪涌測試電路通過第五通道與觸發單元連接，通過第六通道、第七通道和第八通道分別連接待測半導體器件的g端、d端和s端，其中第五通道用于觸發浪涌測試信號，第六通道、第七通道和第八通道用于將測試信號輸入至待測器件。
13、優選地，所述浪涌測試電路包括保護電路、控制電路和測試電路，其中保護電路用于保護待測器件免受過高電流損害，控制電路用于發出自檢信號并將自檢結果傳輸至自檢比較單元，測試電路執行浪涌測試操作。
14、優選地，所述控制信號處理單元包括信號發生器、fpga和藍牙模塊，信號發生器用于控制雪崩測試單元和浪涌測試單元的測試信號輸入通道的切換，并生成轉換信號切換測試線路。
15、優選地，所述控制信號處理單元通過信號發生器的一通道控制雪崩測試單元的第一通道和浪涌測試單元的第五通道導通與關斷，所述控制信號處理單元通過信號發生器的二通道用于控制所述第二通道至第四通道，所述第六通道至第八通道；所述信號發生器的三通道用于產生轉換信號，切換主用測試線路和備用測試線路。
16、優選地，所述自檢比較單元接收雪崩測試單元和浪涌測試單元的輸出信號，并判斷保護電路的自檢結果，若發現保護電路或其他測試電路出現異常，輸出故障信號至控制信號處理單元，控制信號處理單元切換測試線路或向遠端電腦發出報警信號。
17、優選地，所述雪崩測試單元中設置有若干條雪崩測試電路，所述浪涌測試單元中設置有若干條浪涌測試電路，所述判定單元包括與非門、異或門和sr鎖存器，分別與若干條雪崩測試電路和浪涌測試電路的輸出端連接，用于比較輸出信號，并驅動紅色led燈顯示與其他信號不同的異常輸出信號。
18、優選地，所述第一通道、第二通道、第三通道和第四通道包括mems開關和反相器；所述第五通道、第六通道、第七通道和第八通道包括mems開關。
19、本專利技術的有益效果至少包括：
20、1)專利技術實現了半導體器件在雪崩測試和浪涌測試上的電氣隔離和空間隔離，避免兩種測試電路的互相干擾，能同時進行雪崩和浪涌測試；
21、2)本專利技術設計的判定電路可以直觀監視測試電路是否處于正常工作狀態，并將異常工作的測試電路切換為正常工作的測試電路。
22、3)本專利技術設計的雪崩和浪涌保護電路能進行自檢，及時監測測試電路是否正常工作，并通過自檢比較單元將結果傳輸至遠端電腦，方便操作人員獲取異常信息并分析測試電路損壞情況。
23、4)為了減少輻照對測試電路以及待測芯片產生影響，整個實驗系統分布在輻照保護單元中，輻照保護單元能有效防止輻照環境下的空間粒子對整個實驗系統中的有源器件產生影響。
24、5)本專利技術具有集成度高、測試方便快捷、直觀顯示異常情況、大幅減少故障概率等優點。
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1.一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：包括觸發單元、雪崩測試單元、浪涌測試單元、控制信號處理單元、自檢比較單元、判定單元和輻照保護單元；
2.根據權利要求1所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述雪崩測試單元包括電源、示波器和雪崩測試電路，所述雪崩測試電路通過第一通道與觸發單元連接，通過第二通道、第三通道和第四通道分別連接待測半導體器件的G端、D端和S端，其中第一通道用于觸發雪崩測試信號，第二通道、第三通道和第四通道用于將測試信號輸入至待測器件。
3.根據權利要求2所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述雪崩測試電路包括保護電路、控制電路和測試電路，其中保護電路用于保護待測器件免受高電流損害，控制電路用于發出自檢信號并將自檢結果傳輸至自檢比較單元，測試電路執行雪崩測試操作。
4.根據權利要求3所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述浪涌測試單元包括電源、示波器和浪涌測試電路，浪涌測試電路通過第五通道與觸發單元連接，通過第六通道、第七通道和第八通道分別連接
5.根據權利要求4所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述浪涌測試電路包括保護電路、控制電路和測試電路，其中保護電路用于保護待測器件免受過高電流損害，控制電路用于發出自檢信號并將自檢結果傳輸至自檢比較單元，測試電路執行浪涌測試操作。
6.根據權利要求5所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述控制信號處理單元包括信號發生器、FPGA和藍牙模塊，信號發生器用于控制雪崩測試單元和浪涌測試單元的測試信號輸入通道的切換，并生成轉換信號切換測試線路。
7.根據權利要求6所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述控制信號處理單元通過信號發生器的一通道控制雪崩測試單元的第一通道和浪涌測試單元的第五通道導通與關斷，所述控制信號處理單元通過信號發生器的二通道用于控制所述第二通道至第四通道，所述第六通道至第八通道；所述信號發生器的三通道用于產生轉換信號，切換主用測試線路和備用測試線路。
8.根據權利要求1所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述自檢比較單元接收雪崩測試單元和浪涌測試單元的輸出信號，并判斷保護電路的自檢結果，若發現保護電路或其他測試電路出現異常，輸出故障信號至控制信號處理單元，控制信號處理單元切換測試線路或向遠端電腦發出報警信號。
9.根據權利要求7所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述雪崩測試單元中設置有若干條雪崩測試電路，所述浪涌測試單元中設置有若干條浪涌測試電路，所述判定單元包括與非門、異或門和SR鎖存器，分別與若干條雪崩測試電路和浪涌測試電路的輸出端連接，用于比較輸出信號，并驅動紅色LED燈顯示與其他信號不同的異常輸出信號。
10.根據權利要求7所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述第一通道、第二通道、第三通道和第四通道包括MEMS開關和反相器；所述第五通道、第六通道、第七通道和第八通道包括MEMS開關。
...【技術特征摘要】
1.一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：包括觸發單元、雪崩測試單元、浪涌測試單元、控制信號處理單元、自檢比較單元、判定單元和輻照保護單元；
2.根據權利要求1所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述雪崩測試單元包括電源、示波器和雪崩測試電路，所述雪崩測試電路通過第一通道與觸發單元連接，通過第二通道、第三通道和第四通道分別連接待測半導體器件的g端、d端和s端，其中第一通道用于觸發雪崩測試信號，第二通道、第三通道和第四通道用于將測試信號輸入至待測器件。
3.根據權利要求2所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述雪崩測試電路包括保護電路、控制電路和測試電路，其中保護電路用于保護待測器件免受高電流損害，控制電路用于發出自檢信號并將自檢結果傳輸至自檢比較單元，測試電路執行雪崩測試操作。
4.根據權利要求3所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述浪涌測試單元包括電源、示波器和浪涌測試電路，浪涌測試電路通過第五通道與觸發單元連接，通過第六通道、第七通道和第八通道分別連接待測半導體器件的g端、d端和s端，其中第五通道用于觸發浪涌測試信號，第六通道、第七通道和第八通道用于將測試信號輸入至待測器件。
5.根據權利要求4所述的一種輻照環境下測量器件電學特性的實驗系統，其特征在于：所述浪涌測試電路包括保護電路、控制電路和測試電路，其中保護電路用于保護待測器件免受過高電流損害，控制電路用于發出自檢信號并將自檢結果傳輸至自檢比較單元，測試電路執行浪涌測試操作。
6.根據權利要求5所述的一種輻照...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周峰，李宇哲，羅中易，張致遠，鄭昌銳，陸海，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：
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