IGBT模块认证测试规范V20

1、测试部测试规范英威腾电气股份有限公司测试部规范编码：版 本：V2.0密 级：机 密生效日期：2011.3页 数： 40 页IGBT模块认证测试规范拟 制： 张 广 文 日 期： 2011-03-07审 核： 姜 明 日 期：_批 准： 董 瑞 勇 日 期：_更 改 信 息 登 记 表规范名称：IGBT模块认证测试规范规范编码：版本更改原因更改说明更改人更改时间V2.0规范升级新拟制测试项目，升级原测试项目内容及标准。张广文2011.3.7评审会签区：人员签名意见日期董瑞勇吴建安唐益宏林金良张 波目 录1.目的42.范围43.定义44.引用标准55.测试设备66.测试环境67.测试项目77.1规

2、格参数比对77.2封装结构测试8封装外观检查8封装外形尺寸测试9基板平整度测试9封装内部结构测试117.3晶体管电特性测试12集-射极耐压VCES测试127.3.2 IGBT集-射极饱和压降VCE(sat)测试137.3.3 IGBT栅-射极阀值电压VGE(th)测试147.3.4 IGBT内置二极管正向压降VF测试157.4 Ices和IR测试167.5绝缘耐压测试187.6高温电应力老化测试207.7高低温老化测试217.8 NTC热敏电阻特性测试227.9驱动波形测试22驱动波形质量测试23开通关断时间测试25驱动电压幅值测试26死区时间测试277.10限流测试287.11均流测试297

3、.12短路测试307.13温升测试347.14 IGBT晶元结温测试368.数据记录及报告格式40IGBT模块认证测试规范1. 目的检验IGBT模块各项性能指标是否满足标准和产品设计要求。本规范主要从IGBT结构、电气性能、可靠性等方面全面评估IGBT模块各项性能指标。2. 范围本规范规定的IGBT模块性能测试方法，适用于英威腾电气股份有限公司IGBT模块器件选型认可及产品开发过程中IGBT模块单体性能测试。3. 定义l 绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)：是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱

4、动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大。MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。l IGBT伏安特性：指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似，分为饱和区、放大区和击穿特性三部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关

5、断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT 的某些应用范围。 l IGBT转移特性：指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th) 时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。 l IGBT开关特性：指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。通态电压Uds(on) 可用下式表

6、示： Uds(on)Uj1UdrId*Roh 式中：Uj1JI结的正向电压，其值为0.7 1V。Udr扩展电阻Rdr上的压降。Roh沟道电阻。通态电流Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)*Imos 式中：Imos流过MOSFET的电流。由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V的IGBT通态压降为23V。IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。l 平整度：物体表面凹凸不平及厚薄不均的程度。l 热阻（Thermal Resistance）：在热平衡条件下，两规定点（或区域）之间温度差与产生这两点温度差的耗散功率之比。结壳热阻为半导体器件结温和管壳规定点的

7、温度差与器件耗散功率之比，散热器热阻为散热器上规定点和环境规定点温度的差与产生这两点温差的耗散功率之比。l 紧固力（Tighten Pressure）：保证电力半导体器件与散热器具有良好热接触的组装压力/力矩。4. 引用标准l GB 02900.32-1994-T 电工术语 电力半导体器件l GB 04586-1994-T 半导体器件 分立器件 第8部分：场效应晶体管l GB 04587-1994-T 半导体分立器件和集成电路 第7部分：双极型晶体管l GB 04589.01-2006 半导体器件 第10部分：分立器件和集成电路总规范l GB 04937.01-2006-T

8、 半导体器件 机械和气候试验方法 第1部分：总则l GB 04937.02-2006-T 半导体器件 机械和气候试验方法 第2部分：低气压l GB 13974-1992-T 半导体管特性图示仪测试方法l GB 14113-1993-T 半导体集成电路封装术语l GB 19403.01-2003-T 半导体器件 集成电路 第11部分：第1篇：半导体集成电路 内部目检 (不包括混合电路)5. 测试设备l BJ4822智能大功率图示仪（北京无线电仪器厂）l 34972A安捷伦数据采集仪（美国安捷伦科技有限公司）l DSO 5014A安捷伦示波器（美国安捷伦科技有限公司）l SD-089电子数显卡尺（

9、上海量具刃具厂）l CS9932B综合安规测试仪（南京长盛仪器有限公司）l KMH-1000RL5型可程式快速温变湿热箱（科明科技有限公司）l QTT-80L可程式湿热箱（深圳市环亚科技有限公司）l 1147A电流探头（美国安捷伦科技有限公司）l i1000S电流探头（美国福禄克国际公司）l PT-8010高压差分探头（台湾品质）6. 测试环境l 室温环境：25±2l 湿热环境：85，85%l 高温环境1：85l 高温环境2：120l 低温环境：-407. 测试项目测试项目清单 规格参数比对 封装结构测试 晶体管电特性测试 Ices和IR测试 绝缘耐压测试 高温电应力老化测试 高低温

10、老化测试 NTC热敏电阻特性测试 驱动波形测试 限流测试 均流测试 短路测试 温升测试 IGBT晶元结温测试7.1规格参数比对参数比对目的对于可以相互替代或应用于同一功率等级的IGBT模块，根据厂商规格书对不同厂商不同型号模块参数进行对比，通过对比规格参数差异确保模块替代选型满足产品设计要求。参数比对方法对于可以相互替代的模块，根据IGBT模块参数对比数据表中的参数，将各个厂商参数值及测试条件分别填写在对应参数栏中。若某些参数只在某一方厂商规格书中体现，则无此参数的其他厂商对应规格栏填写“-”。具体数据记录格式请参见附表1.IGBT模块参数对比数据表。参数对比判定标准参数对比需要同时满足以下条

11、件方为合格l IGBT的关键参数，替代器件规格不得低于被替代器件规格。关键参数为：Ptot、Vce(sat)/Vf、Vces/Vr、Ices/Ir、Ic、Icm、Isc、Rth。其余参数综合评估。l 所有厂商器件规格均应在产品设计要求规格内。7.2封装结构测试测试目的对IGBT模块外形尺寸、基板平整度、内部结构等封装规格进行测量检查，确认IGBT模块封装规格是否与厂商宣称规格一致，或符合我司新器件规范要求。测试细项l 封装外观检查l 封装外形尺寸测试l 基板平整度测试l 封装内部结构测试封装外观检查.1测试方法注：测试前，需记录反应模块特征的整体图片(模块丝印前上方45°角拍摄记录)

12、。在室温（25±2）下，使用20X放大镜下观察封装外观丝印是否清晰、模块引脚镀层是否氧化、生锈。模块封装壳体结构是否存在形变缝隙，如有缝隙需要使用厚薄塞规量测缝隙大小。在完成基板平整度测试及模块老化测试后，重新量测模块以上尺寸参数。此过程要求对模块进行前视、后视、左视、右视、俯视以及底部视角进行拍照留底，具体数据填写格式参见附表2.IGBT模块封装测试数据记录表。.2判定标准封装外观检查需要同时满足以下要求方为合格：l 封装外观丝印清晰且标识的规格、品牌、封装信息等与厂商规格书一致。l 模块引脚镀层光洁无氧化、生锈。l 模块外观在放大镜下观察无明显形变。l 样品老化测试前封装无缝隙，

13、老化后封装缝隙宽度0.2mm且缝隙长度10mm。封装外形尺寸测试.1测试方法在室温（25±2）下，使用数显卡尺量测IGBT模块的封装外形尺寸，量测内容包括IGBT模块封装的长、宽、厚、安装孔位置尺寸、安装孔位直径、引脚位置尺寸、引脚高度、引脚直径以及厂商规格书上所标注的其他外形尺寸。在完成基板平整度测试及模块老化测试后，重新量测模块以上尺寸参数。具体数据填写格式参见附表2.IGBT模块封装测试数据记录表。.2判定标准封装外形尺寸应同时满足以下要求方为合格：l 模块规格书中安装尺寸、引脚定义以及引脚截面积符合电路板设计要求。l 模块规格书中引脚定义与替代模块引脚定义一致，且引脚截面积不

14、低于产品设计规格，及跟替代模块引脚截面积相近(满足载流能力)。l 在室温以及老化测试后，模块外形尺寸均在厂商规格书宣称公差范围内。7.2.3基板平整度测试7.2.3.1测试方法在室温（25±2）下，使用散热膏涂抹工装在IGBT模块基板上均匀涂抹散热膏，散热膏的厚度不超过500m，推荐300m。依据IGBT模块固定所使用组合螺丝型号，设定扭力电批/扭力螺丝刀力矩将IGBT模块固定在标准散热器上。按照模块规定的紧固力矩和紧固顺序安装模块，所有螺丝紧固分为按照以下步骤进行：l 按照要求紧固顺序及紧固力矩对所有螺丝进行预紧。l 按照要求紧固顺序及紧固力矩将所有螺丝打紧固定。l 所有螺丝打紧后

15、确认模块处于紧固状态，按照规定的紧固力矩和紧固顺序按照以下步骤拆除模块。l 按照要求紧固顺序及紧固力矩对所有螺丝预松。l 按照要求紧固顺序及紧固力矩将所有螺丝取下。扭力电批/扭力螺丝刀紧固与拆除力矩设置请参见表一：力矩参照表。表一：力矩参照表螺丝规格紧固力矩预松力矩螺丝规格紧固力矩预松力矩M36kgf·cm6kgf·cmM528kgf·cm28kgf·cmM414kgf·cm14kgf·cmM648kgf·cm48kgf·cm模块拆除后，将模块基板底部向上与散热器对应固定区域并排放置。将1cm2网格工装放置于该区域

16、上方进行拍照，具体放置方式如图1：模块平整度测试对比图所示。图1 模块平整度测试对比图按照要求紧固顺序及紧固力矩采用标准紧固力矩电批，对模块进行反复20次紧固拆除操作，对模块进行紧固力测试。紧固力测试期间，对模块及散热器不需要重新涂抹散热膏及拍照，测试过程可以更换紧固螺丝但不得更换模块样品。在完成反复20次紧固拆除后，擦去模块及散热器上残留散热膏。重新为模块涂抹散热膏，并按照要求紧固顺序及紧固力矩重新紧固和拆除模块。模块拆除后，将模块基板底部向上与散热器对应固定区域并排放置。将1cm2网格工装放置于该区域上方进行拍照，测试过程中数据及图片填写格式参见附表2.IGBT模块封装测试数据记录表。7.

17、2.3.2判定标准基板平整度测试要求同一模块完成测试全部步骤后同时满足以下要求方为合格：l 功能性能正常。l 外观及封装尺寸仍符合要求。l 基板与散热器导热硅脂接触面积必须大于总体基板面积80%。内部晶圆集成区域对应基板位置与散热器导热硅脂接触面积应大于晶圆面积2倍。封装内部结构测试.1测试方法完成本规范要求的其他测试项目后，在室温（25±2）环境下，使用专用工具将IGBT模块外壳封装去除。模块外壳封装去除过程中，应避免破坏模块内部引线。模块外壳封装去除后，对内部结构图进行拍照留底。拍照要能够详细反映模块内部晶圆布局、绑定线及晶元拓扑方式和走线工艺布局，并且需要与同类型其他厂商内部结

18、构图片进行对比分析。晶圆布局对比拍照示例如图2：模块晶圆布局图所示。FS150R12KT3内部晶元布局GD150FFL120C6S内部晶元布局U相下桥FWDU相下桥IGBTV相上桥IGBTV相下桥IGBTU相上桥IGBTW相下桥IGBTW相上桥IGBTU相上桥FWDV相下桥FWDV相上桥FWDW相下桥FWDW相上桥FWDU相下桥IGBTU相下桥FWDV相上桥IGBTV相下桥FWDU相上桥IGBTW相下桥FWDW相上桥IGBTU相上桥FWDV相下桥IGBTV相上桥FWDW相下桥IGBTW相上桥FWD图2 模块晶圆布局图测试过程中数据及图片填写格式参见附表2.IGBT模块封装测试数据记录表。.2判

19、定标准封装内部结构测试应同时满足以下要求方为合格：l 要求内部晶圆分布均匀合理。l 引线布局美观，不同电信号严禁交叉布线，严禁采用飞线方式布线。l 内部温度检测电阻位置应布置于或接近内部热源集中区域。l 模块内部爬电距离及电气间隙应符合安规要求。7.3晶体管电特性测试测试目的评判模块晶体管电特性是否符合产品设计要求，确认模块晶体管电特性与厂商宣称规格一致性。注：受仪器限制，Ic 400A或Vces 3000V以上的模块暂时无法测试晶体管特性。测试细项l 集-射极耐压(VCES)测试l 集-射极饱和压降(VCE (sat)测试l 栅-射极阀值电压(VGE (th)测试l 内置二极管正向压降(VF

20、)测试集-射极耐压VCES测试.1测试方法在室温（25±2）环境下，将待测的IGBT栅-射极短路，接线方式为仪器HV端接IGBT集电极，COM端接发射极。集电极电源设置的极性选择设为NPN+ HV连续，峰值功率选择设为30W。阶梯发生器设置的阶梯源选择为电压，阶梯发生器的阶数设为0。测量方法选择的测量方式设为重复模式。点击软件的开始测试按钮，将集电极电源扫描调节设为合适档位，一般开始可设为额定VCES的1/10左右，缓慢地增加集电极电源的扫描电压。电压接近器件额定VCES时，将集电极电源的扫描调节为额定VCES的1/100左右，继续增加集电极扫描电压，调节过程中注意观察曲线，当电流达

21、到器件的额定ICES时，停止增加电压，读取此时的电压，此电压即为IGBT的实际集-射极耐压，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。完成模块高低温冲击测试后，在室温（25±2）环境下按照以上步骤重新测试，并记录测试数据，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测试多管IGBT时，必须同时将每个管子的栅-射极独立短路。l 测试时保证接线正确，注意人身安全。合上保护盖才可以测试，避免接触测试端子。若无法合上保护盖，必须在测试样品旁边放高压警示，避免旁人靠近测试样品。l 要注意集电极电源的扫描电压设置不可过大，（一

22、般可设为VCES的1/10）。在增加集电极电压过程中，一旦发现电流突然迅猛增大（远远超过规定的漏电流标准时），必须直接将集电极电源电压归零，以保护仪器和器件。l 若需要保存曲线，将测量方法选择的测量方式设单次模式再保存。l 测试结束后必须及时退出软件，注意退出前集电极电源必须先回零，退出软件后才能关主机。.2判定标准l 测试所得VCES电压额定VCES电压。 IGBT集-射极饱和压降VCE(sat)测试.1测试方法室温（25±2）环境下，测试模块接线方式为仪器HC端（主电流回路）及Hcsen端（电压感测）接IGBT集电极、仪器COM端（主电流回路）及COMsen端（电压感测）接IGB

23、T发射极、仪器SGV端接IGBT栅极。集电极电源设置的极性选择设为NPN+ HC脉冲，峰值功率选择设为3kW。阶梯发生器设置的阶梯源选择为电压，阶梯发生器的阶数设为3，阶梯/偏移幅度设为5V。显示设置中的水平档设为VDS、2V/格（或5V/格），垂直档按需求设置。测量方法先设为单次方式，点击软件的开始测试按钮，将集电极电源扫描调节设为合适档位（一般可设为1），缓慢地增加集电极电源的扫描电压。观察第3阶的输出曲线（VGE=15V），使电流达到12倍的IC额定值左右（由于仪器限制，电流最大不可超过400A），再把测量方法设为扫描方式，并设置合适的扫描步长。读取电流在IC额定值时候的电压数据，此电压

24、即为实际VCE(sat)，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。完成模块高低温冲击测试后，在室温（25±2）环境下按照以上步骤重新测试，读取电流在IC额定值时候的电压数据，此电压即为实际VCE(sat)，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测试时保证接线正确。l 在增加集电极电压过程中，一旦发现电流突然迅猛增大（突然超过IC额定值几倍以上时），必须直接将集电极电源电压归零，以保护仪器和器件。l 仪器HC端和COM端为大电流主回路，连线尽量短，而且必须保证和器件接触良好。l 测试100A以上时，测试设备使

25、用4分钟需要休息10分钟以上。l 测试结束后必须及时退出软件，注意退出前集电极电源必须先回零，退出软件后才能关主机。.2判定标准l 模块老化测试前后室温环境下测量的VCE(sat)电压均小于模块厂商规格中VCE (sat)的最大允许值方为合格。 IGBT栅-射极阀值电压VGE(th)测试.1测试方法室温（25±2）环境下，将待测的IGBT栅-集电极短路，模块测试接线方式为仪器HC端（主电流回路）及Hcsen端（电压感测）接IGBT集电极、仪器COM端（主电流回路）及COMsen端（电压感测）接IGBT发射极、仪器SGV端接IGBT栅极。集电极电源设置的极性选择设为NPN+ HC脉冲，

26、峰值功率选择设为300W。阶梯发生器设置的阶梯源选择为电压，阶梯发生器的阶数设为0，阶梯/偏移幅度设为2V。显示设置中的水平档先设为VDS、2V/格，垂直档设为500mA/格（最小档）。测量方法先设为单次方式，点击软件的开始测试按钮，将集电极电源扫描调节设为合适档位（一般可设为1），增加集电极电源的扫描电压到10V左右。然后将显示设置中的水平档改设为VGS、1V/格，缓慢增加阶梯发生器的偏移设置值，调节过程中观察电流，当电流开始抬起，达几十或几百mA时，将测量方法先改为扫描方式。在曲线中找到IC的值为器件规格中的参考电流值的点，读取此时的电压值，即为阀值电压，具体数据记录格式请参见附表3.IG

27、BT晶体管电特性数据记录表。完成模块高低温冲击测试后，在室温（25±2）环境下按照以上步骤重新测试栅-射极阀值电压VGE(th)，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测试时保证接线正确。l 在增加集电极电压过程中，一旦发现电流突然迅猛增大（突然超过IC额定值几倍以上时），必须直接将集电极电源电压归零，以保护仪器和器件。l 仪器HC端和COM端为大电流主回路，连线应尽量短，且必须保证和器件接触良好。l 测试结束后必须及时退出软件，注意退出前集电极电源必须先回零，退出软件后才能关主机。.2判定标准l 模块老化测试前后室温环境下测量

28、VGE(th)电压均在模块厂商要求规格范围内方为合格。 IGBT内置二极管正向压降VF测试.1测试方法室温（25±2）环境下，将待测的IGBT栅-射极短路。模块测试接线方式为仪器HC端（主电流回路）及Hcsen端（电压感测）接IGBT发射极、仪器COM端（主电流回路）及COMsen端（电压感测）接IGBT集电极、仪器SGV端接IGBT栅极。集电极电源设置的极性选择设为NPN+HC脉冲，峰值功率选择设为3kW。阶梯发生器设置的阶数设为0，显示设置中的水平档设为VCE、500mV/格，垂直档按需求设置。测量方法先设为单次方式，点击软件的开始测试按钮，将集电极电源扫描调节设为合适档位（一般

29、可设为1），缓慢地增加集电极电源的扫描电压。观察电流，使电流达到12倍的IF额定值左右时（由于仪器的限制，电流最大不可超过400A），再把测量方法设为扫描方式，并设置合适的扫描步长。读取电流在IF额定值时候的电压数据，此电压即为实际VF，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。完成模块高低温冲击测试后，在室温（25±2）环境下按照以上步骤重新测试内置二极管正向压降VF，具体数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测试多管IGBT时，必须同时将每个管子的栅-射极独立短路。l 测试时保证接线正确。l 在增加集电极电压

30、过程中，一旦发现电流突然迅猛增大（突然超过IC额定值几倍以上时），必须直接将集电极电源电压归零，以保护仪器和器件。l 仪器HC端和COM端为大电流主回路，连线尽量短，而且必须保证和器件接触良好。l 测试100A以上时，使用4分钟仪器要休息10分钟以上。l 测试结束必须及时退出软件，退出前集电极电源必须先回零，退出软件后再关主机。.2判定标准l 模块老化测试前后室温环境下测量VF电压均小于模块厂商规格的最大允许值方为合格。7.4 Ices和IR测试测试目的评判模块晶体管电特性是否符合产品设计要求，确认模块晶体管电特性与厂商宣称规格一致性。测试方法25851204H4H12Ht在室温（25

31、7;2）环境下，将待测的IGBT门极端子短路，分别在输入/输出主端子与直流侧主端子之间反向施加测试电压。测试电压等级为厂商器件数据表给定的Vces/VRRM值。电压上升时间设定为10S，电压持续时间为60S，电压下降时间设定为10S，漏电流上限设定为Ices或IR值，漏电流下限设定为0。记录测试过程的最大漏电流，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。完成室温（25±2）环境下Ices和IR测试后，将模块放置于温箱中设定温度85、湿度85%，模块在设置温湿度环境稳定后保持4小时，保持温湿度环境不变按照以上测试步骤进行Ices和Ir测试。并记录测试数据，具体数据

32、记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。完成湿热（温度85、湿度85%）环境下Ices和IR测试后，将模块放置于温箱中设定温度120，模块在设置温湿度环境稳定后保持4小时，保持温湿度环境不变按照以上测试步骤进行Ices和IR测试。并记录测试数据，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。完成高温（温度120）环境下Ices和IR测试后，将模块放置于室温（25±2）环境下，模块在室温环境放置12小时后，在室温（25±2）环境下按照以上测试步骤进行Ices和IR测试。并记录测试数据，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记

33、录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测试所用电源误差小于±2%测试电压。l 测试多管IGBT时，必须同时将每个管子的门极端子独立短路。l 测试时保证接线正确，在测试样品旁边放高压警示，注意人身安全。l 测试完成后必须使仪器复位；测试结束后须及时关闭仪器。l Ices和IR测试包括模块中所有晶元。判定标准Ices和Ir测试应同时满足以下要求方为合格：l 室温环境下：测试电压为额定Vces/VRRM时，漏电流额定常温Ices/IR。l 湿热环境下：测试电压为额定Vces/VRRM时，漏电流额定常温Ices/IR。l 高温环境下：测试电压为额定Vces/VRRM时，漏电流常温Ices/I

34、R的3倍。注：如器件资料中给定了85或120时Ices和IR的值，则依器件Ices和IR的值判定；如器件资料中未给定85或120时Ices和IR的值，则以上述标准判定。7.5绝缘耐压测试测试目的评判模块晶体管电特性是否符合产品设计要求，确认模块晶体管电特性与厂商宣称规格一致性。测试方法25851204H4H12Ht在室温（25±2）环境下测试，将IGBT模块主端子和门极端子分别短接起来，在主端子的短接线和模块基板之间施加测试电压。测试电压等级为厂商器件数据表给定的VISO/VISOL和安规耐压测试等级中的最大值。安规耐压测试等级请参见表二：表二：安规耐压测试等级电压表系统电压等级耐压

35、测试电压等级系统电压等级耐压测试电压等级ACDCACDC2201500212066018002550380150021206901800255059018002550114035004800电压等级可采用内差法计算。耐压测试时，模块所有端子的短接端作为一极，模块基板作为另一极。电压上升时间设定为10S，电压持续时间为60S，电压下降时间设定为10S，漏电流上限设定为5mA，漏电流下限设定为0mA。记录测试过程的最大漏电流，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。完成室温（25±2）环境下耐压测试以及模块老化测试后，将模块放置于温箱中设定温度85、湿度85%，模

36、块在设置温湿度环境稳定后保持4小时，保持温湿度环境不变按照以上测试步骤进行耐压测试。记录测试过程的最大漏电流，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。完成湿热（温度85、湿度85%）环境下耐压测试后，将模块放置于温箱中设定温度120，模块在设置温湿度环境稳定后保持4小时，保持温度环境不变按照以上测试步骤进行耐压测试。记录测试过程的最大漏电流，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。完成以上设定环境下耐压测试后，将模块放置于室温（25±2）环境下，模块在室温环境稳定后保持12小时，在室温（25±2）环境下按照以上测试步骤进行耐压

37、测试。记录测试过程的最大漏电流，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测试所用电源误差小于±2%测试电压。l 按照仪器使用说明书正确接线。l 在如果功率模块集成了整流、逆变单元，整流模块绝缘测试和逆变模块绝缘测试可以合并进行，但注意另外把IGBT的门极端子全部短接好，在主端子和基板之间施加测试电压。测试判据l 耐压测试结束，模块未击穿损坏，且漏电流2mA，方为测试合格。7.6高温电应力老化测试测试目的评判模块晶体管电特性是否符合产品设计要求，确认模块晶体管电特性与厂商宣称规格一致性。测试方法高温（85，湿度85%）环境下，将门

38、极端子短路好的IGBT样品，在输入/输出功率端子与直流侧功率端子之间，分别施加厂商器件数据表给定的Vces/VRRM测试电压，维持此种状态持续4小时。如模块正常，则维持温度不变然后分别进行规范“7.4 Ices和IR测试”中高温85时的Ices/IR测试，和“7.5绝缘耐压测试”中高温85时的绝缘耐压测试，并记录测试过程中的最大漏电流，具体数据记录格式请参见附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。注：此项测试可在 “7.4 Ices和IR测试”中高温85测试完成后直接进行。测试过程中需要注意以下事项：l 测试所用电源误差在±1%以内。l 测试多管IGBT时，必须同时将每个管子的门极

39、端子独立短路。l 测试时保证接线正确，注意人身安全。须在测试样品旁边放高压警示，避免旁人靠近测试样品。l 测试完成后必须使仪器复位，测试结束后须及时关闭仪器。l 高温电应力老化测试须包括模块中所有晶元。判定标准l IGBT功能性正常，无损坏。l 高温（85）环境下，测试电压为额定Vces/VRRM时，漏电流额定常温Ices/IR。l 高温（85）环境下：测试电压为额定VISO时，漏电流2mA。7.7高低温老化测试测试目的对IGBT模块施加温度老化应力，确认IGBT模块各项性能指标在老化试验前后一致性。测试方法完成规范中室温（25±2）模块测试后，将模块放到温度冲击箱中，进行-4012

40、0温度冲击测试。高低温驻留时间为30分钟，共进行12个温度冲击循环。温度冲击循环测试结束后，将模块在室温（25±2）环境下恢复12小时，然后分别进行规范“7.4 Ices和IR测试”中常温25时的Ices/IR测试，和“7.5绝缘耐压测试”中常温25时的绝缘耐压测试，以及“7.3晶体管电特性测试”中的测试项目，并记录测试过程中的最大漏电流值及相关数据。具体测试数据记录格式请参见附表3.IGBT晶体管电特性数据记录表，和附表4. Ices和IR及绝缘数据记录表。判定标准l IGBT功能性正常，无损坏。l 室温环境下：测试电压为额定Vces/VRRM时，漏电流额定常温Ices/IR；l

41、室温环境下：测试电压为额定VISO时，漏电流2mA。l 室温环境下：晶体管电特性项目测试结果符合规格书标准。7.8 NTC热敏电阻特性测试测试目的评判模块NTC热敏电阻特性是否符合产品设计要求，确认模块NTC热敏电阻特性与厂商宣称规格一致性。模块自带的NTC热敏电阻不使用的不用测试。测试方法在室温（25±2）环境下，将待测的IGBT安装在相应机型上，放入可程式快速温变湿热箱中，要求变频器风扇处于运转状态。然后使温变湿热箱按下表中给定的温度依次运行，每个温度段运行时间不低于30分钟。在每个温度段结束的前5分钟查看变频器IGBT温度功能码，并记录数据，注：待测机型体积要小于0.2立方米，

42、否则无法测试此项。具体数据记录格式请参见附表5.NTC热敏电阻特性测试数据表。判定标准l IGBT温度功能码显示值与温变湿热箱给定的温度在±5以内，或符合软件设计。l 测试过程中模块功能正常。7.9驱动波形测试测试目的测试变频器在不同的运行状态下，IGBT驱动波形是否正常测试细项l 驱动波形质量测试l 开通关断时间测试l 驱动电压幅值测试l 驱动死区时间测试驱动波形质量测试.1测试方法在室温（25±2）环境下，将IGBT模块装配在相应功率等级的变频器上测量IGBT门极引脚处的电压波形。为了尽量减小波形失真，必须使用隔离电源给示波器供电，并使用如图3-4所示的两种方法连接示波

43、器探头。 图3 使用带短地线的探头帽 图4 使用同轴转接头自制的小工具利用示波器截取(在电流突变时，如限流时)1个SPWM周期和35个开关周期的波形，看是否有异常。然后测量单次开通关断门极电压波形及门极电流波形（利用示波器的逻辑运算功能，可测量出门极驱动功率波形），看是否有异常。然后在变频器正常运行载频为缺省载频时，分别测试负载为电机空载、满载以及限流状态下的门极驱动电压和驱动电流波形（包括开通和关断波形）并记录；并测试变频器在输出相间及相对地短路状态下的门极驱动电压波形(详见7.12短路测试)，具体数据记录格式请参见附表6.驱动波形测试数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 焊接的IGB

44、T须按照如图所示的方法连接示波器探头，插接的IGBT若不采用带短地线的探头帽方式放置探棒，可用标准探头，但需将地线缠绕在探棒上，尽量使探头主信号线与地线构成的回路面积最小。l 为了尽量减小由于示波器各通道之间相互耦合造成测试波形失真的影响，六桥驱动波形单独抓取。l 如需同时测量上下桥驱动电压波形，一定要将所使用的两个通道隔离。即一个通道用普通探头测量，另一个通道用高压差分探头测量，并且注意把有源差分探头的电源隔离或将差分探头的电源适配器的地线端去掉，否则可能会烧坏差分探头。l 抓取波形时，示波器横轴时间轴设为1S/div(推荐), 纵轴幅值轴设为5V/div(推荐)。每种运行状态下，分以下两种

45、情况记录波形：IGBT通过电流时的开通关断波形和续流二极管通过电流时的开通关断波形。l 每个IGBT驱动桥都需测量，包含并联使用的模块。.2判定标准l 开通波形平滑无震荡，或有少许震荡，但震荡峰值电压小于 +20V。如图5所示：合格：振荡电压最高14.2V，小于+20V限值。85黄色：驱动电压波形绿色：驱动电流波85图5 IGBT开通驱动波形示例l 关断波形平滑无震荡，或有少许震荡，但震荡峰值电压大于 -20V。如图6所示：不合格：振荡电压最低-21.4V，小于-20V限值。黄色：驱动电压波形绿色：驱动电流波形120图6 IGBT关断驱动波形示例开通关断时间测试.1测试方法在室温（25

46、7;2）环境下，将IGBT模块装配在相应功率等级的变频器上测量IGBT开通、关断时间测试可以在IGBT驱动波形测试的过程中进行，记录波形的Rise time与Fall time，即为IGBT开通与关断时间。测量变频器在正常运行时载频为缺省载频，负载分别为电机空载、满载、限流状态下的IGBT开通、关断时间，并记录测量值。具体数据记录格式请参见附表6.驱动波形测试数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 用示波器测量波形时，要使探棒回路面积尽量小。l 如果同时测量上下桥驱动电压波形，必须使两个测量通道之间相隔离。即一个通道用普通探头测量，另一个通道用高压差分探头测量，并且注意把有源差分探头的电源

47、隔离或将差分探头的电源适配器的地线端去掉，否则可能会烧坏差分探头。l 抓取波形时，示波器横轴时间轴设为1S/div, 纵轴幅值轴设为5V/div。.2判定标准l 0.3S开通时间4.0S 或符合设计参数。图7所示。开通时间1.56S符合要求图7 IGBT开通波形上升时间l 0.3S关断时间3.0S或符合设计参数。图8所示。关断时间1S符合要求图8 IGBT关断波形下降时间驱动电压幅值测试.1测试方法在室温（25±2）环境下，将IGBT模块装配在相应功率等级的变频器上测量IGBT开通、关断驱动电压幅值测试可以在IGBT驱动波形测试的过程中进行，记录波形的Top与Base，即为IGBT开

48、通驱动电压幅值与关断驱动电压幅值。测量变频器在正常运行时载频为缺省载频，负载分别为电机空载、满载、限流状态下的IGBT开通、关断驱动电压幅值，并记录测量值。具体数据记录格式请参见附表6.驱动波形测试数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 用示波器测量波形时，要使探棒回路面积尽量小。l 如果同时测量上下桥驱动电压幅值，必须使两个测量通道之间相隔离。l 抓取波形时，示波器横轴时间轴设为1uS/div，纵轴幅值轴设为5V/div。.2判定标准l 13.0V Top 16.0 V 、-12V Base 0V或符合设计参数。死区时间测试.1测试方法在室温（25±2）环境下，将IGBT模块装

49、配在相应功率等级的变频器上测量IGBT开通、关断驱动波形死区时间。上下桥死区时间定义为：从上桥（下桥）IGBT栅-射极驱动电压降至0V到下桥（上桥）IGBT栅-射极驱动电压升至0V的时间，如图9所示：图9 IGBT死区时间定义示例用示波器同时测量同相的上下桥驱动电压波形，在抓取的波形上用示波器的游标测量功能测量死区时间。测试变频器在正常运行时，载频为缺省载频，负载分别为电机空载、满载、限流状态下IGBT上下桥死区时间，并记录测量值。具体数据记录格式请参见附表6.驱动波形测试数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测量上下桥驱动波形的死区时间，必须使两个测量通道之间相隔离。即一个通道用普通探

50、头测量，另一个通道用高压差分探头测量，并且注意把有源差分探头的电源隔离或将差分探头的电源适配器的地线端去掉，否则可能会烧坏差分探头。l 用示波器测量波形时，要使探棒回路面积尽量小。l 抓取波形时，示波器横轴时间轴设为500nS/div, 纵轴幅值轴设为10V/div。.2判定标准l 220V、380V电压等级变频器的上下桥死区时间2.0 S或符合设计参数为合格。l 660V电压等级变频器的上下桥死区时间3.0 S或符合设计参数为合格。l 1140V电压等级变频器的上下桥死区时间4.0或符合设计参数S为合格。l 高压变频器上下桥死区时间4.0 S或符合设计参数为合格。7.10限流测试测试目的验证

51、IGBT输出特性，在突变载的情况下输出特性是否正常，与我们现有的变频器系统是否匹配。注：无限流功能的机型不需测试此项。测试方法在室温（25±2）环境下，将IGBT模块装配在相应功率等级的变频器上，选择V/F模块，进行突变载测试，测试在变频器缺省参数时进行。要求电机功率匹配。测试包括，在变频器恒速时，直接加载至限流水平，维持这种状态至变频器跳过载故障；在变频器加速过程中，直接加载至限流水平，维持这种状态至变频器跳过载故障；在变频器减速过程中，直接加载至限流水平，维持这种状态至变频器跳过载故障；在电机空载且转速超过1000rpm时，使用直接启动方式启动变频器，维持这种状态至变频器跳过载故

52、障或继续加速运行。上述4个测试项目每个项目间需间隔5分钟，且每个项目测试不低于10次。测试过程要注意以下事项：l 测试前要保证变频器输出三相平衡，且变频器检测到的电流符合标准。l 测试时选择与变频器匹配的电机，或大一档的电机。l 测试时注意查看电流变化，如果振荡严重应立即切断变频器电源，防止炸机。l 没有匹配电机时，使用电感进行测试，具体操作方法：“变频器输出频率设定为10HZ，速度方式为V/F模式，加速时间设定为3S，减速时间设定为0，输出电压从50V开始每次5V递加，增加至变频器过载”。这种状况下，只需测试“变频器恒速时过载”即可。判定标准l 测试过程，IGBT模块功能性正常，不炸机。l

53、测试过程，变频器不误报除过载以外的故障(如：OUT、OC)。7.11均流测试测试目的验证多个IGBT模块并联使用情况下，并联IGBT模块工作电流均衡性是否符合产品设计要求。注：非并联使用模块的机型不需测试此项。测试方法对于并联使用模块的机型，完成“7.9驱动波形测试”及“7.10限流测试”后，在室温（25±2）环境下，按照模块适配机型的最大功率且默认载频运行，分别在负载电机或电感空载、满载、限流的工况下，同时测量同相每个并联模块的输出电流有效值(均方根值)，及输出总电流，每个均流测试不低于5次，并记录测试数据及均流波形，如图10-11。具体数据记录格式请参见附表7.IGBT模块均流测

54、试数据记录表。测试过程中需要注意以下事项：l 测量时要使用相同型号的电流采样设备(不同型号会导致采样波形相位不一致)。l 均流测试要求被测电路对称，在电路不对称情况下，测试数据只能做参考使用。空载时均流波形(两模块并联)图10 空载均流波形限流时均流波形(两模块并联)图11 限流均流波形判定标准l 并联模块输出电流相位一致。l 同相并联模块，每个模块输出电流均方根值差值±3%(平均均方根值)。7.12短路测试测试目的验证IGBT模块在输出短路情况下，模块是否可以承受厂商宣称的电流应力以及是否可以及时保护。测试方法在室温（25±2）环境下，将IGBT模块装配在相应功率等级的变

55、频器上。使用特制的短路测试工装，小短路测试工装规定导线长度1 米，导线截面积25mm2，适用30KW 以下变频器的短路测试；大短路测试工装规定导线长度1 米，导线截面积185mm2，适用37KW 以上变频器的短路测试。短路测试中，测量流过短路电流的上桥和下桥IGBT集-射极电压（Vce），并记录最大峰值，计算U=Vce峰值 - 实验中的变频器的母线电压值。测试中注意判别所测量的Vce 电压是否正确，正确的IGBT发生短路关断时的电压波形应如下图中的绿色或紫色波形，在IGBT关断时（电流开始下降时）Vce应有明显的冲高过程。短路Vce波形如图12-13：(黄色短路电流，紫色绿色短路Vce电压，粉色故障信号)图12 短路Vce波形图13 短路Vce波形短路测试中，测量流过短路电流的IGBT(上桥或下桥)门极驱动电压波形，并记录最大值，注意观察因短路导致门极驱动电压抬升的幅度，