14囱肛科拭2020年•第11期
◊西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司乔旭王超付苗苗
本文简单介绍了IGCT器件的结构、组成，提出了一种在GCT芯片工艺生产过程中阻断电压、漏电流的测试方法，在此基础上设计了测试夹具的基本结构、和测试流程。通过具体的生产实践验证了方法的可行性。
1引言
随着现代电气设备的更新换代，功率半导体工业得到了快速的发展。在传统的功率晶闸管器件和MOS器件IGBT之后，工程师们又开发出了一种介于两者之间的IGCT器件，其既具有IGBT的可关断特性，又具有晶闸管的大电压、大电流能力。应用前景广泛，目前已在个别大功率项目中得到了应用的。由于国内IGCT器件的发展处于初期阶段，关于其生产技术方面的介绍并不多，所以对于其核心部件GCT芯片的阻断电压、漏电流的测试方法和相关过程并无具体涉及，本文结合西安派瑞功率半导体变流技术股份有限公司在GCT器件生产方面的实践经验，介绍GCT芯片在生产过程中阻断电压、漏电流特性测试方面的方式、方法。
2GCT器件的介绍
2.1 IGCT器件的组成
集成门极换流晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristors)是将封装好的门极换流晶闸管(GCT)和门极驱动器集成在一起的组件。从结构上分两部分，承载高电压、大电流的GCT器件部分和通过门极集成电路完成可控制关断的门极驱动部分，其中GCT器件是承载大电压、大电流的核扎
2.2GCT的结构
GCT器件由硅基管芯和外部封装的陶瓷管壳组成。封装在陶瓷管壳里的GCT＜芯为pnpn四层三结器件，结构为分立的门—阴极结构，由成千上万个围绕在环形门极的阴极竖条组成，所以GCT器件可以看成是由许多个PNPN基本单元在一个硅片上并联而成的晶闸管。他们在圆型器件的表面有序分布。这些呈竖条状的阴极竖条，分布密集，线条之间相对独立，其中的任何一个单元出现异常都会影响到其整体的特征。环状的门极结构，宽度为3mm左右，环状门极和中心门极在内部为同一层结构。生产中的芯片如图1所示。
图1
3GCT芯片的测试
3.1测试要求
GCTS片在生产过程中的测试为中间测试，中间测试时芯片未经过任何保护处理，是在裸片情况下进行测试，所以对测试环境、测试方法要求较高。为了确保测试参数符合要求，在测试环节不能对芯片表面造成物理损伤，且不能对芯片造成污染，因为这些都影响着器件成型后的电参数、和稳定性。GCT 芯片在完成表面造型工艺后，已经具备GCT器件的部分电器性能，这时候在一定的测试条件下就可以对其阻断电压、漏电流这两项参数进行测试，评估其电参数是否符合设计人员的设计要求。在这一阶段进行电参数测试时，需要保护好造型台面不被损伤、污染，测试过程中要加载上千伏的电压，需要在氮气的保护下进行，避免在空气被击穿而打坏芯片。由于GCT芯片的表面有无数的阴极竖条，在测试时如果按照常规的测试方法，放置芯片时无法准确的使3mm门极环和2mm的测试探针接触，接触不当极容易破坏印阴极竖条之间的刻蚀线条，从而导致门极和阴极出现短路现象。
无感电阻3.2测试方法
在测试门极和阳极的阻断电压时为了避开测试探针的接触，测试时通过反向放置GCTK片的方法，在测试台上加反向测试电压从而获得芯片正向阻断电压参数。测试探针和阳极面上的任一点都可以导电，且不接触阴极竖条。通过设计和芯片环形门极同心的环形门极导电电极解决避开门极和阴极竖条断路。为了保护造型台面不被污染，采用四四氟夹具固定芯片，避免了台面的接触，在整个测试过程中，均需采用真空吸笔来雄芯片。具体测蹄骤如下所示。
［芯片阳极/GCT芯片/四氟绝
,____________匚/缘夹具
门极环接触点1''门极导电电扱
图2
(1)如图2所示，选好和被测GC谜片外径相同的四氟夹具，将门极导电电极安装在四氟测试夹具中心，确保两者之间的加工误差、安装误差
箱型钢
在0.2mm以内。门极导
电电极需要比四氟绝缘
夹具下端突出，以保证
和测试台的充分导通。
将安装好的夹具放置在
氮气保护测试台的腔体
夫妻草内。安装放置过程中使
用无尘手套，保证清洁
。
152囱魁科技2020年•第11期
和学生通过QQ的课堂、腾讯会议、钉钉等平台进行直播教学，就笔者直播贵阳学院食品与制药工程学院的大学物理课程来看，学生的反馈还是比较好的，优于单一的学生自学。 师生间的课后活动基本完全依赖于线上。教师发布作业、知识点拓展、答疑、评阅作业等都可以在线上完成；学生能在线上完成作业、查学习资料、反馈疑问等；教师可以及时给予评价，并且做出针对性的教学行为，这能很好地体现因材施教的教学理念。而且，课堂中的直播教学还可以录播，学生就能够在课后回放，比如因故没能准时在线收听教师的直播课，就可以课后自行安排学习；或者，课堂中没有完全掌握的知识点也可以通过回放课程再次进行学习。以贵阳学院食品与制药工程学院为例，线上线下混合式教学发挥了一个很大的作用，笔者给学生布置了"学生做教师”的任务，即每个学生准备一节大学物理教学课，然后录播，上传到QQ学习，其他同学自行安排时间学习。如果线下面对面，教学时间上是不具备条件的。通过这样的方式，能够培养学生的表达能力、组织能力、角转换能力以及自主学习等科学素养，同时，也能增加平时成绩的考核方式，建立更加全面合理的平时成绩考核体系彎3大学物理线上线下混合式教学模式的优势口袋领域
线上线下混合式模式教学使课堂式学习逐渐向网络化学习转变，在大学课程的学习中优势明显。网络的应用为教学带来个性化的机遇，学生应用信息化学习，能够学习到更加丰富的内容，知识内容的广
阔性使书本知识得到多角度的输出，比如利用图像或者视频展示示意图、演示声音等，形象生动的网络资源不仅能够帮助学生更容易理解教学内容，也能够帮助青年教师弥补画出惟妙惟肖图画的不足之处％学习内容的丰富性也能够激发学生的学习兴趣，促进学生的个性化发展。线上网络资源丰富，学生能够及时获取物理学领域的前沿进展，不再仅仅停留在课本上，从而拓展学生的眼界。另外，学生不受时间、空间的约束，随时随地可以利用网络开展学习，知识重点、盲点、难点都可以重复学习，加强巩固。特殊情况下，比如疫情当下，线上教学使得全国依然可以”不停学”，当然，完全的线上学习学生肯定会积累无法完全解决的疑难问题，那么就需要线下面对面教学来补充。线下传统教学学生和教师可以进行零距离的互动，现场答疑，讨论分享，更重要的是可以增进师生间的情感，学生能够感受到教师的亲切，这样学生的学习热情也会增加。线上线下混合式教学模式应用在类似贵阳学院食品与制药工程学院食品科学专业的非物理学本科生的教学中是非常有效的，线上教学的便捷和丰富大大提高了学生的自主学习能力，而线下教学又可以弥补线上教学的距离感。
4结语
本文以贵阳学院食品与制药工程学院开设的大学物理课程为例，针对学生物理学基础薄弱，教学课时较少的问题，探讨研究了线上线下混合式教学模式在大学物理教学中的应用。线上线下混合式教学能针对不同基础的学生安排适当的学习内容，可以丰富学生的学习内容和形式，使得教学与学习相对自由，这能够激发学生的学习兴趣，拓宽学生的视野，提升教学效果。瞬息万变的背景下，教育也需不
断改变，线上线下混合式教学模式的研究仍需深入，这需要教师的共同实践与探究。
【参考文献】电暖画
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基金项目：1、贵州省科技计划项目（黔科合基础〔2020〕1Y270）;2、贵阳市财政支持贵阳学院学科建设与研究生教育项目（SY-2020）;3、贵州省教学改革研究项目（GZJG2020 0216）o
作者简介：孟庆龙，男，副教授，研究方向为农产晶的无损检测。
通信作者：尚静，女，讲师，研究方向为农产晶的无损检测。
（上接14页）（2）如图3所示使用无尘真空吸头将被测的GCT 芯片放置在测试夹具内，放置过程中需要轻微使力，确保芯片门极环和门极接触点充分接触。放置时环型门极向下，使环状门极和导电电极环型部分接触。芯片和四氟绝缘夹具的误差在0.2mm以内，避免在测试过程门极接触不良，出现短路。
（3）按下氮气保护启动按键，测试夹具上下腔体闭合。在上下腔体闭合的过程中需要持续的充氮气，获得氮气环境，在测试腔体闭合后，持续充氮气至0.3MPa。在充氮气完成后，按阻断电压测试台上的反向电压测试键，电压通过电极和探针加在芯片的门极和阳极上。观察示波器的图形，读取芯片的阻断电压和漏电流参数。
3.3测试结果
通过使用本测试夹具和测试方法，工艺工程师可以在芯片生产的过程中掌握芯片的阻断电压和漏电流特性，筛选出不符合阻断电压特性、漏流特性要求的芯片，对后续的工艺进行相应的调整。
芯片电压特性漏流特性备注
1# 5.2KV0.2mA较好
2# 5.2KV0.3mA较好
3# 3.5KV 5.OmA电压差
4# 3.7KV 4.7mA电压差4结语
实时监控系统此种测试方法以普通晶闸管阻断电压测试台为基础，通过放置方法的改变及测试夹具的结构设计，满足了GCT芯片的测试要求。通过在具体的工艺应用中证实了此种测试方法可以方便、准确的测量出GCT芯片的阻断电压特性和漏电流特性，测试稳定性高，经济实用，有利于在工业化生产中使用推广。
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