标签: 半导体器件

功率半导体是电子产业链中最核心的一类器件， 能够实现电能转换和电路控制作用。功率半导体包括功率半导体分立器件(含模块)以及功率IC等。其中，功率半导体分立器件按照器件结构可分为二极管、晶闸管和晶体管等。 以MOSFET、IGBT以及SiC MOSFET为代表的功率器件需求旺盛。根据性能不同，广泛应用于汽车、充电桩、光伏发电、风力发电、消费电子、轨道交通、工业电机、储能、航空航天和军工等众多领域。 随着行业技术革新和新材料性能发展，功率半导体器件结构朝复杂化演进，功率半导体的村底材料朝大尺寸和新材料方向发展。以SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)为代表的第三代宽禁带半导体材料迅速发展，它们通常具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、高饱和电子速度、高电子密度、高温稳定性以及可承受大功率等特点，使其在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器等方面展现出巨大的潜力。SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)电力电子器件也逐渐成为功率半导体器件的重要发展领城。另外，由于不同结构和不同衬底材料的功奉半导体电学性能和成本各有差异，在不同应用场景各具优势。 功率半导体的生产流程，主要包括设计验证、晶圆制造、封装测试三个主要环节，其中，每一个生产环节又包含若干复杂的工艺制程。 静态特性测试挑战 随着半导体制程工艺不断提升，测试和验证也变得更加重要。通常，主要的功率半导体器件特性分为静态特性、动态特性、开关特性。静态参数特性主要是表征器件本征特性指标，与工作条件无关的相关参数，如很多功率器件的的静态直流参数(如击穿电压、漏电流、阈值电压、跨导、压降、导通内阻)等。 功率半导体器件是一种复合全控型电压驱动式器件，兼有高输入阻抗和低导通压降两方面的优点:同时半导体功率器件的芯片属于电力电子芯片，需要工作在大电流、高电压、高频率的环境下，对芯片的可靠性要求较高，这给测试带来了一定的困难。市面上传统的测量技术或者仪器仪表一般可以覆盖器件特性的测试需求，但是宽禁带半导体器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化镓)的技术却极大扩展了高压、高速的分布区间。如何精确表征功率器件高流/高压下的I-V曲线或其它静态特性，这就对器件的测试工具提出更为严苛的挑战。 更高精度更高产量 并联应用要求测试精度提离，确保一致性 终端市场需求量大，要求测试效率提高，UPH提升 更宽泛的测试能力 更宽的测试范围、更强的测试能力 更大的体二极管导通电压 更低的比导通电阻 提供更丰富的温度控制方式 更科学的测试方法 扫描模式对阈值电压漂移的影响 高压低噪声隔离电源的实现 高压小电流测量技术、高压线性功放的研究 低电感回路实现 柔性化测试能力 兼容多种模块封装形式 方便更换测试夹具 灵活配置，满足不同测试需求 PMST系列功率器件静态参数测试系统是武汉普赛斯正向设计，精益打造的高精密电压/电流测试分析系统，是一致能够提供IV，CV、跨导等丰富功能的综合测试系统，具有高精度、宽测量范围、模块化设计、轻松升级扩展等优势，旨在全面满足从基础功率二极管、MOSFET. BJT、 IGBT到宽禁带半导体SiC、GaN等晶圆、芯片、器件及模块的静态参数表征和测试，并具有卓越的测量效率、一致性与可靠性。让任何工程师使用它都能变成行业专家。 针对用户不同测试场景的使用需求，普赛斯全新推出PMST功率器件静态参数测试系统、PMST-MP功率器件静态参数半自动化测试系统、PMST-AP功率器件静态参数全自动化测试系统三款功事器件静态参数测试系统。 从实验室到小批量、大批量产线的全覆盖 从Si IGBT. SiC MOS到GaN HEMT的全国盖 从晶圆、芯片、器件、模块到PM的全覆盖 产品特点 高电压、大电流 具有高电压测量/输出能力,电压高达3500V(最大可扩展至10kV) 具有大电流测量/输出能力,电流高达6000A(多模块并联) 高精度测量 nA级漏电流, μΩ级导通电阻 0.1%精度测量 模块化配置 可根据实际测试需要灵活配置多种测量单元系统预留升级空间,后期可添加或升级测量单元 测试效率高 内置专用开关矩阵,根据测试项目自动切换电路与测量单元 支持国标全指标的一键测试 扩展性好 支持常温及高温测试可灵活定制各种夹具 硬件特色与性能优势 大电流输出响应快，无过冲 采用自主开发的高性能脉冲式大电流源、高压源，输出建立过程响应快、无过冲。测试过程中，大电流典型上升时间为15us,脉宽在50-500μs之间可调。采用脉冲大电流的测试方式，可有效降低器件因自身发热带来的误差。 高压测试支持恒压限流，恒流限压模式 采用自主开发的高性能高压源，输出建立与断开响应快、无过冲。在击穿电压测试中，可设定电流限制或者电压限值，防止器件因过压或过流导致损坏。 工作原理 传统测试系统的搭建，通常需要切换测试仪表和器件连接方式才能完成功率器件I-V和C-V整体参数测试，而PMST功率器件静态物数测试系统内置专用开关矩阵，根据测试项目自动切换电路与测量单元，同时可灵活定制各种夹具，从而可以实现I-V和C-V全参数的一键化测试。只需要设置好测试条件，将器件故置在测试夹具中，就可以帮助您快速高效且精准的完成测试工作。

工艺设备腔体内的真空度是一方面要满足辉光放电的起辉条件，另一方面避免粒子碰撞过多导致动量损失。等离子体化学气相沉积、磁控溅射、干法刻蚀等工艺设备，都是先给个电压让腔体内反应气体离化，形成腔体内等离子体通路和外部电极的电流回路。如果气压过低也就是粒子太少，内部电流通路就无法形成，无法辉光自持。如果气压过高，等离子体在向样品表面移动过程中粒子碰撞，发生动量的方向发散和大小损失，也能影响起辉（撞不开了），对干刻速率等工艺效果有影响。 北京锦正茂科技有限公司拥有专业真空腔体设计制造技术，根据工业和研究中心的高要求制造腔体，用于高真空和超高真空制程或学术研究设备。 北京锦正茂科技有限公司为真空腔体(箱体)设计制造供应商，依照客户订制的需求客制化真空腔体(箱体)，分析您的需求以找到适合的应用设计，并拥有良好品质的制造质量保证，提供安装和咨询现场服务解决方案的协助。 北京锦正茂科技有限公司亦有生产和供应范围广泛的真空零组件和真空配件，例：真空法兰、真空配件、真空波纹管以及蓝宝石真空视窗等，可应用于真空腔体(箱体)上。

探针台，是我们半导体实验室电学性能测试的常用设备，也是各大实验室以及芯片设计、封装测试的熟客。设备具备各项优势，高性能低成本，用途广，操作方便，在不同测试环境下，测试结果稳定，客观，深受工程师们的青睐。那么，我们在选用探针台的时候需要注意哪些事项呢? 探针台选型注意事项： ※ * 大需要测几 inch 的晶圆或者器件 ？ 是否需要测试破片或者单颗芯片，最小的单颗芯片尺寸？ ※ 探针台机械精度要求多高？ ※ 点测样品的电极尺寸？ 100μm *100μm 或 60μm *60μm 的 pad ，还是 FIB 制作的 mini pad ，或者 ic 内部的 metal 线路？ ※ 最多需要几个探针同时去点测？ ※ 是否会用到探针卡测试？ ※ 光学显微镜的最小分辨率需要用到多少？ ※ 显微镜方面，是否需要添加偏光片做 LC 液晶热点侦测？ ※ 探针点测时，对电流的要求是否达到 100fa 或者以下？低电容要求是否要做到 0.1pf ？ 是否有射频需求？ ※ 接驳的测试仪器接口有哪些？ ※ 测试环境时是否会需要加热或者降温？ 是否需要密闭腔体？ ※ 对 chuck 的漏电要求怎样？是否需要添加低阻抗 chuck ？ ※ 是否需要防震桌？ ※ 若添置防震桌，是否有压缩空气？

功率半导体器件一直是电力电子技术发展的重要组成部分，是电力电子装置实现电能转换、电源管理的核心器件，又称为电力电子器件，主要功能有变频、变压、整流、功率转换和管理等，兼具节能功效。随着电力电子应用领域的不断扩展和电力电子技术水平的提高，功率半导体器件也在不断发展和创新，其应用领域已从工业控制和消费电子拓展至新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场，市场规模呈现稳健增长态势。 随着行业技术革新和新材料性能发展，功率半导体器件结构朝复杂化演进，功率半导体的衬底材料朝大尺寸和新材料方向发展。以SiC（碳化硅)、GaN(氮化镓)为代表的第三代宽禁带半导体材料迅速崛起，它们通常具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、高饱和电子速度、高电子密度、高温稳定性以及可承受大功率等特点，使其在光电器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器件等方面展现出巨大的潜力。 碳化硅（Silicone Carbide, SiC）是目前最受行业关注的半导体材料之一，从材料层面看，SiC是一种由硅（Si）和碳（C）构成的化合物半导体材料；绝缘击穿场强（BreakdownField）是Si的10倍，带隙（EnergyGap）是Si的3倍，饱和电子漂移速率是硅的2倍，能够实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”这三个特性。 从SiC的器件结构层面探究，SiC 器件漂移层电阻比 Si 器件要小，不必使用电导率调制，就能以具有快速器件结构特征的 MOSFET 同时实现高耐压和低导通电阻。与 600V～900V 的 Si MOSFET 相比，SiC MOSFET具有芯片面积小、体二极管的反向恢复损耗非常小等优点。 不同材料、不同技术的功率器件的性能差异很大。市面上传统的测量技术或者仪器仪表一般可以覆盖器件特性的测试需求。但是宽禁带半导体器件SiC(碳化硅)或GaN(氮化镓)的技术却极大扩展了高压、高速的分布区间，如何精确表征功率器件高流/高压下的I-V曲线或其它静态特性，这就对器件的测试工具提出更为严苛的挑战。 静态参数 主要是指本身固有的，与其工作条件无关的相关参数。静态参数测试又叫稳态或者DC（直流）状态测试，施加激励(电压/电流)到稳定状态后再进行的测试。主要包括：栅极开启电压、栅极击穿电压、源极漏级间耐压、源极漏级间漏电流、寄生电容(输入电容、转移电容、输出电容),以及以上参数的相关特性曲线的测试。 围绕第三代宽禁带半导体静态参数测试中的常见问题，如扫描模式对SiC MOSFET 阈值电压漂移的影响、温度及脉宽对SiC MOSFET 导通电阻的影响、等效电阻及等效电感对SiC MOSFET导通压降测试的影响、线路等效电容对SiC MOSFET测试的影响等多个维度，针对测试中存在的测不准、测不全、可靠性以及效率低的问题，普赛斯仪表提供一种基于国产化高精度数字源表（SMU）的测试方案，具有更优的测试能力、更准确的测量结果、更高的可靠性与更全面的测试能力。

　　【哔哥哔特导读】如今伴随着视频自媒体、现场直播、Vlog(视频博客)等新兴信息载体的普及，手持稳定器成为人们拍摄视频必备的辅助工具之一，那么近期《半导体器件应用》杂志便对一款来自飞宇科技的三轴手持稳定器 SPG-C 进行拆解图解，为大家带来现如今稳定器是如何俘获人们的芳心? 　　在这个信息碎片化的时代里，一张静态的图片远远不足以视频传播的信息更具有吸引力，人们开始越来越喜欢用视频记录生活的精彩动态，过后再用最真切地心态去感受这些创作所能带来的情感交织，不管是生活上的诗意还是遍地鸡毛，都让记忆在脑海碰撞中不再模糊，从某种意义上来说这算是一件颇具仪式感的事情。 　　但是从现实情况出发，这般“诗和远方的浪漫”背后，却是要求拍摄者视频的每一帧画面都是稳定的、连贯的、美感的、共情的、伤感的......其中画面的稳定和质感是让我们享受酣畅淋漓体验的前提，特别在移动摄像机的时候，如果你没有一双麒麟臂辅助，那么就很有可能拍摄出让观看者感到烦躁、疲劳甚至产生呕吐感的抖动画面。 　　所以为了保证观看者的舒适感，又能兼顾到镜头表现力的需求。1973年，美国人盖瑞特·布朗(Garrett Brown)发明了一台极具有革新意义的机器——布朗稳定器(后来更名为斯坦尼康)。该种稳定器由于采用了大量的机械式平衡设计，可以使摄像机更好灵活地穿梭在不同的视角维度，从而稳定的拍摄出有表现力的镜头且保证了观看者的观影舒适感。 　　如今又伴随着视频自媒体、现场直播、Vlog(视频博客)等新兴信息载体的普及，布朗稳定器这种专业级别的设备也开始通过不断的改造升级，逐渐调整到普通玩家也能很好地驾驭移动拍摄的方式，再搭配上手机、运动相机、微单等小型录像设备，极大程度上提高了视频画面的整体质量。 　　那么，近期《半导体器件应用》杂志便对一款来自飞宇科技的三轴手持稳定器 SPG-C 进行拆解图解，为大家带来现如今稳定器是如何俘获人们的芳心? 　　手持稳定器的工作原理 　　稳定器实际上是由三个陀螺仪组成的，陀螺仪是基于角动量守恒理论设计用来传感与维持方向的装置，主要位于轴中心的可旋转转子，转子是属于微型的无刷电机，通过电子控制器控制无刷电机的方向和速度。一般情况下，每一个陀螺仪代表了一个维度，在三轴稳定器上就分别配备了航向轴、俯仰轴、横滚轴。 　　飞宇科技三轴手持稳定器 SPG-C 产品外观 　　 　　SPG-C整体外观以黑色为基调，三轴部分采用金色边圈点缀，机身采用铝合金材质，表面有添加喷砂工艺处理，既做到耐用坚固，又能防尘防指纹，总重量为335g。 　　 　　SPG-C手柄上方右侧的机身标有产品型号 　　 　　SPG-C手柄上方左侧采用常见的MICRO-USB接口，外部盖使用防尘橡胶材质，据了解，该款产品的充电接口只能达到5V/0.5A的充电功率。 　　 　　SPG-C手柄上方背面处设有一枚手动数码变焦按键和1/4英寸螺丝孔位，依靠该数码变焦按键可轻松实现专业化镜头，但缺点是会对画质有所影响，而且在变焦过程中的错顿感会较强。 　　 　　SPG-C手柄上方正面为操控区域，从左到右依次是状态指示灯、四向摇杆、电源/功能键、蓝牙快门。四向摇杆为控制稳定器仰俯、旋转;电源/功能键为通过不同组合方式来实现稳定器的目标追随、复位等多种操作形式。 　　 　　移动设备放置处为弹簧夹、内嵌软胶垫，支持最小内径47.76mm、最大内径为82.40mm;此外，由于夹具设计较紧，拉开时会需要稍微用力。(不配置重块的情况下，手机重量<165g) 　　飞宇科技三轴手持稳定器 SPG-C 产品软件与操控方面 　　 　　飞宇SPG-C稳定器的设置是通过Feiyu ON APP来实现特殊的拍摄效果。以IPhone XS为例，就需要换上轻配重块才能让手机达到平衡位。 　　 　　在拍摄取景界面左侧是功能菜单栏，其云台设置中可发现有三轴电机跟随速度的调节，配合四向摇杆控制来实现精准微调达到稳定器最佳的工作状态。另外，拍照功能也支持自由全景、快速全景、超广角、延时、光轨、人脸跟踪等。 　　飞宇科技三轴手持稳定器 SPG-C 拆解 　　第一步：首先找到操控区域与手柄电池罩之间的旋转处，随即旋转后取出电池与电池罩。 　　第二步：热风加热几秒俯仰轴外部的皮质圆贴膜，随后可轻松撕下贴膜，再用螺丝刀卸下其表面下的3颗螺丝，拧开外部盖板以及拔出与PC设备电源供电的类似的插拔接口，便可清晰可见俯仰轴电路控制板 　　第三步：与上同理操作，便可清晰可见横滚轴电路控制板 　　第四步：卸下操控区域与航向轴连接的3颗螺丝，握紧操控区域部分拔出连接两端的插针，便可分离操控区域与航向轴部分。 　　第五步：拔出电路板与电机模块连接的插拔接口，便可完整取出各轴向的电路控制板。 　　第六步：用刮片沿着操控区域背面的缝隙，撬开外部盖，便可清晰可见该区域电路板结构。 　　 　　在进行第一步拆解后;整体一览 　　 　　在进行第二至第五步拆解后;可得横滚轴、航向轴、俯仰轴与各自部分的控制电路板一览。 　　横滚轴与俯仰轴为通用横滚俯仰电机;航向轴为低内阻航向电机。 　　 　　在进行第六步拆解后;操控区域背面内部一览 　　红线所连接的其中一端范围为电源的正极 　　 　　电池方面，飞宇科技SPG系列通用的可充电ICR 22650专用圆柱锂电池，3.7V，3000mAh的电量满足长时间的拍摄需求，据官方资料显示，可达7小时的超长续航。 　　优点：容量较大、寿命长、安全新高高电压高内阻小，不具备记忆效应，随时可接受充电状态。 　　电机部分 　　每一个方向轴都配有一个无刷电机，每个电机都需要单独的电路控制板来进行驱动。其中由主要核心的控制电路面板运算控制算法内容，随后将内容指令发送到方向轴的电路控制板，实现三轴电机转动来稳定控制。 　　用户通过四向遥感以轴向角度来达到控制效果，并且可以根据偏移的角度或力度来准确反馈电机的速度。另外，每个电机与轴承连接位置都有进行润滑油设计，此作用可降低内部噪音，以及在受到外力作用干扰下，不会对轴向角度产生较大的偏移，提高稳定性。 　　主控面板部分 　　 　　三个方向轴的主控面板正面一览 　　其主控面板上的芯片器件类型基本一致，皆配有一颗32位的微控制器、运算放大器、贴片晶体谐振器;两颗钽电容;以及部分丝印芯片。 　　 　　三个方向轴的主控面板背面一览 　　 　　主控芯片部分是采用意法半导体(ST)的STM32F103C8T6增强型系列，芯片架构为高性能的ARM 32位的Cortex™-M3 CPU ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。 　　优势是实现了MCU的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低 的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。 　　另外，该器件可与所有的ARM工具和软件兼容。 　　应用领域： 　　● 电机驱动和应用控制 　　● 医疗和手持设备 　　● PC游戏外设和GPS平台、工业应用 　　● 可编程控制器(PLC)、变频器、打印机和扫描仪 　　● 警报系统、视频对讲、和暖气通风空调系 　　 　　德州仪器(Texas Instruments)的通用运算放大器LMV358系列，该装置采用低压(2.7V至5.5V)低电压工作放大器，具有轨对轨输出摆动，且工作电压从5V降至30V，封装尺寸降至DBV(SOT-23)封装尺寸一般，属于最经济有效的解决方案，可用于各种应用场合。 　　应用领域： 　　●空调电机控制 　　●便携式媒体播放器 　　●DC/DC模块 　　●冰箱、洗衣机 　　 　　德州仪器运放LMV358 IC 基础说明 　　 　　钽电容器件47uF 耐压为6 　　钽电容全称是钽电解电容，也属于电解电容的一种，由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。但缺点是容量较小、价格也比铝电容贵，而且耐电压及电流能力较弱。 　　 　　贴片晶振SJK 12.000 　　产品特征：无铅、高精度特性，最高可达高频范围，适用于自动安装和回流焊;是蓝牙无线通讯设备的最佳选择，同时适用于DSN，PDA和移动电话。 　　 　　操控区域内部：NORDIC的蓝牙无线芯片模块N51822系列，是一款为超低功耗无线应用(ULPwirelesss applications)打造的多协议单芯片解决方案。它整合了Nordic一流的无线传送器，同时支持Bluetooth(R) low energy 和专用的2.4GHz协议栈。 　　该器件特点：通信距离：30m(条件：空旷区域 / 1M速率)，工作频段为2.4GHz，工作电压为2.0V ~ 3.6V，温度范围为-40℃ ~ 85℃，尺寸为24.5mm x 32.26mm(PCB)，接口为除P0.26和P0.27外，所有I/O接口，排针间距为2.00mm，两侧排针间距为18.00mm，天线为板载天线。 　　应用领域： 　　● 可穿戴设备 　　● 蓝牙智能应用 　　● 移动电话外设 　　● RF智能射频标签 　　● 智能家用电器、工业控制、数据采集系统 　　 　　NORDIC的蓝牙无线芯片模块N51822系列基础介绍 　　 　　操控区域内部：芯科科技(SILICON LABS)的USB转串口芯片CP2102系列，该器件由单芯片USB到UART数据传输，可集成USB收发器：不需要外部电阻，集成时钟：不需要外部品体，温度范围为：﹣40至+85℃。 　　电源复位电路为3.3V输出(CP 2102)-3.45V输出(CP 2109)，与CP 2101兼容的100%引脚和软件。供电电压自助式：3.0至3.6V;USB总线供电：4.0至5.25V;USB功能控制器可做到USB规范2.0兼容，全速(12Mbps);通过挂接引脚支持USB暂停状态。而且封装符合RoHS标准的28针QFN(5x5毫米)。 　　 　　芯科科技(SILICON LABS)的USB转串口芯片CP2102系列基础信息 　　 　　全部拆解完毕 　　半导体器件应用网总结 　　半导体器件应用网通过拆解了解到，飞宇手持稳定器 SPG-C整体是由手柄、操控部分和支撑云台三部分组成。其内置一颗可充电圆柱锂电池22650，搭配德州仪器的通用运算放大器LMV358，可实现电池稳定充放电以及为三轴电机提供供电，同时主控模组部分采用了意法半导体的STM32F103C8T6增强型系列、NORDIC的蓝牙无线芯片模块N51822系列、芯科科技(SILICON LABS)的USB转串口芯片CP2102系列以及其他重要元器件，所以做到有出色的信息运算能力，确保通信距离更长以及连接更可靠稳定，同时进一步提高组件的的能效，而且具备超低功耗可延长电池续航时间，使得智能控制稳定器在通电后能按照设计要求，正常的进入工作状态且保持较高的精确度。 　　此外，稳定器的结构和平衡也相当重要，三个无刷电机控制不仅抵消了拍摄者手抖或因前进后退造成的画面抖动，还可以在物理平衡的状态下使自身电机负载达到最小、最省电。在结合了智能防抖算法后，就算遭受外力作用下也可回位迅速，且位置精准，不得不说此款产品的电机算法和电机扭力已经足够满足大部分人的使用要求。 　　总之，对于普通用户来说，拍摄工具是提升拍摄手法和创意的好帮手，此款产品除了常见的功能外，一些专业的功能也可以在拍摄取景界面左侧按键调出，完美解决了一般手机的抖动问题，让拍摄出更凸显个性且满意的作品变成一件简单的事。 　　本文为哔哥哔特资讯原创文章，如需转载请在文前注明来源