GaN功率器件自动测试系统的设计与实现

发布时间：2017-10-07 03:09

  本文关键词：GaN功率器件自动测试系统的设计与实现

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【摘要】：目前氮化镓(GaN)宽禁带半导体材料凭借着耐高电压、耐高温、耐辐照、抗腐蚀等优点,以及自身高热导率、宽带隙、大电子漂移速度等特性迅速成为了第三代新型半导体材料,适合于生产在高温高电压环境下工作的高频高效大功率器件。GaN器件自动测试系统是基于现有平台,设计GaN器件封装后的自动测试系统,提升测试能力和测试效率;针对GaN大功率微波器件测试参数多、器件参数水平高等特点,通过GaN大功率微波器件测试技术研究,开发以现有测试仪器设备和新增信号路由单元为基础的高集成度智能化自动测试系统,为全面考核、真实反映器件性能水平并极大提升测试效率提供测试技术保障。本测试系统硬件部分以计算机(工控机)作为控制核心,基于测试开发管理软件平台和测试方法集,通过标准仪用总线和接口将自动测试仪器及设备、被测信号处理及分配通道组建成灵活的自动测试系统。首先搭建了测试系统的硬件组成框图,在深入研究了传统脉冲测试的脱敏现象后,利用整个频谱来获得更高的精度,并结合频域的最小均方算法和时域的包络卷积算法来减少脱敏现象。同时验证了测试需求中器件的各项参数指标,保证了测试系统硬件部分的可行性。本测试系统软件部分采用分层开放式架构进行设计,隔离不同层次的功能模块,规定单一的数据接口进行信息交换与共享。按层次划分,整个软件从底层到上层分为驱动层、功能层与交互层三个层次,满足高内聚,低耦合的原则。本测试系统采用单次连接多次测试(Single Connect Multiple Measurement,SCMM)技术,在保证各测试项目实现的前提下,为了利用尽可能少的硬件资源完成测试,最大限度把因为器件连接、磨损等带来的人为因素降到最低,系统内的各测试仪器和设备不直接与被测单元相连,而是通过连接器-适配器结构实现:连接器连接各测试资源(模块及仪器),适配器连接被测单元。适配器内部封装信号调理电路,可完成对被测信号的衰减/增益处理、提供电子负载等功能。通过开关矩阵完成被测信号及各测试资源信号通道的分配,同时测试资源组态并建立信号路由。
【关键词】：GaN功率器件 自动测试系统 脉冲脱敏 SCMM
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN307
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 工程背景介绍10
• 1.2 国内外研究状况10-11
• 1.3 本论文工作内容11-13
• 第二章 GaN功率器件自动测试系统硬件设计13-39
• 2.1 系统需求分析13
• 2.1.1 功能需求13
• 2.1.2 性能需求13
• 2.2 硬件系统总体设计13-33
• 2.2.1 硬件框架设计13-15
• 2.2.2 功率放大器级测试方法15-17
• 2.2.3 在线在片工艺控制及直流微波一体化电性能测试方法及系统17-18
• 2.2.4 脉冲射频测试系统组建18-22
• 2.2.5 测试系统组态22-28
• 2.2.6 器件参数测试原理28-33
• 2.3 硬件选型以及仪器配置33-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 测试系统软件设计39-59
• 3.1 测试软件开发及运行环境39
• 3.2 测试系统软件需求分析39-41
• 3.2.1 功能需求39
• 3.2.2 性能需求39-40
• 3.2.3 UML建模40-41
• 3.3 测试系统软件设计41-49
• 3.3.1 软件结构设计42-45
• 3.3.2 软件系统面向对象建模45-47
• 3.3.3 软件运行流程框图47-48
• 3.3.4 软件模块调用48
• 3.3.5 信号控制分配矩阵48-49
• 3.4 测试系统测试项目49-58
• 3.4.1 输出功率、功率增益、增益平坦度49-51
• 3.4.2 输入电压驻波比51-52
• 3.4.3 输出抗失配（稳定负载失配驻波比VSWR-S（360°）和负载失配容限驻波比VSWR-T（360°））52-53
• 3.4.4 增益压缩53-54
• 3.4.5 调幅调相系数54-55
• 3.4.6 相位一致性55-56
• 3.4.7 杂波抑制度、二次谐波抑制度56-58
• 3.4.8 三阶交调、临信道功率泄露比58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 测试系统软件测试59-71
• 4.1 软件功能测试59-60
• 4.2 软件性能测试60
• 4.3 软件运行情况60-70
• 4.3.1 用户登录60-61
• 4.3.2 主界面61-63
• 4.3.3 仪器参数设置63-68
• 4.3.4 测试提示68
• 4.3.5 记录存取和报表68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 全文总结与展望71-72
• 5.1 全文总结71
• 5.2 后续工作展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-75
• 附录75-98

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1 杨廷善;美国军用自动测试系统管理体系概述[J];测控技术;2003年11期

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本文编号：986554