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半导体与器件特性测试

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汽车中功率器件的测试挑战和解决方案

系统：汽车中功率器件的测试挑战和解决方案

背景：汽车电气化程度逐年提高，所有迹象都表明，这一趋势未来还将加速。这种发展趋势的 形成因素包括越来越多使用混合动力和纯电动汽车来满足“绿色能源”的目标，期望电 子元件一般能够提供更高的可靠性，以及需要减少汽车召回（很大程度上是由于机械故障，而不是电气故障）。此外，全球化趋势导致汽车和汽车配件行业出现激烈的竞争， 因为每个人都希望以更低的成本开发汽车功能，同时不会降低能效、安全性和可靠性。

应用电气化的汽车功能：



车辆电气化系统面临的关键挑战：

  • 在各种条件下均必须实现可靠运行 
  • 采用高工作电流和电压（例如 200 A、650 V） 
  • 必须在广泛的温度范围（例如 -40 至 +150°C）中正常运行 
  • 需要实现高转换效率 
  • 需要实现高工作频率，以便减小模块尺寸，降低车重 
  • 需要采用可靠的传感器，以提供关键安全性信息 
  • 必须采用 SiC/GaN 器件，以提高效率并扩大正常工作的温度范围

汽车电子应用框图

半导体测试系统

半导体测试系统（STS）将行业标准的PXI平台带到了量产的集成电路自动测试机（ATE）产品中，该产品可进行扩展以满足不断变化的测试需求，也可以简化以满足有限的预算需求。利用最新的高性能PXI仪器，如1 GHz带宽矢量信号收发器（VST），在满足半导体生产环境的所有操作需求的同时，对射频和混合信号IC执行高要求的测量。
STS有三种尺寸：T1、T2和T4，分别容纳一个、两个和四个18插槽的PXI机箱。所有测试系统都支持通用接口设计和可互换设备接口板，因此，您可以扩展系统来满足生产的引脚数 和 site 数要求，还可简化系统来满足特性分析需求。
特点：STS提供的测试框架不仅可以满足如今的生产测试需求，而且其灵活性可通过使用最新的PXI仪器来升级或增强关键组件，添加新的测试功能。这样即使技术经历多次升级换代，您的测试系统仍能够高效地适应不断变化的要求。

主要优势：




STS配置模块：

矢量信号收发仪VST：

NI VST结合了矢量信号发生器、矢量信号分析仪、高速串行接口，以及 基于FPGA的实时信号处理和控制。VST采用软件设计的方法，拥有软件定义无线电架构的灵活性以及射频仪器的高性能，以提供满足最具挑战性RF应用。

PXI数字模式仪器：

使用定时设置和每通道PPMU功能，执行半导体器件的特性分析以及生产测试。为工业标准的PXI平台提供ATE级数字功能，用以测试各种RF和混合信号集成电路(IC)。 该模块具有一个数字向量编辑器以及shmoo、数字示波器、历史RAM查看器、引脚状态和系统状态等调试工具。  

源测量单元SMU：

NI可编程电源与SMU可作为高精度直流输出, 同时可进行精准的电压和电流测量。PXI源测量单元(SMU)将高精度源和测量能力与旨在减少测试时间、增加灵活性的特性相结合。这些仪器可在自动测试系统或实验室中提供恒定电流或电压、快速扫描IV特性曲线、或者进行漏电流测量等。


任意波形发生器：

PXI波形发生器可以使用PXI系统中来自主机或对等仪器的数据序列或连续数据流来生成精确的波形，包括正弦波、方波、三角波和锯齿波以及用户定义的任意波形。实现以皮秒级精度将波形发生器通道与其他仪器同步，用于高通道数和混合信号应用的需求。
  

示波器：

PXI示波器是灵活的软件定义仪器，通用于时域和频域测量，具有PXI平台的优势。基于PXI平台，您能够以皮秒级精度将多个示波器与其他仪器同步，满足高通道数及混合信号应用的需求。

声音与振动模块：

NI 声音和振动仪器在PXI系统的声音和振动应用中提供动态信号生成和采集，旨在准确测量高动态范围信号的频率成分（例如声音和振动测量）。 它们提供软件可配 置的 AC/DC 耦合、抗混叠滤波以及 IEPE 调理，以确保使用麦克风、加速度计及其他具有高动态范围的传 感器进行精确测量。 

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