一、檢測目的

1. 器件可靠性驗證 確保器件在高溫環境下反向電壓施加時，不會因電流突增導致熱失效或永久性損壞。
2. 參數極限標定 確定器件在高溫條件下的反向重復峰值電流（IRRM）上限，為電路設計提供數據支持。
3. 失效模式分析 識別高溫環境下器件的潛在失效機制（如漏電流增大、結溫失控等）。

二、檢測設備與環境要求

1. 核心設備
   • 高溫測試箱：溫度范圍需覆蓋器件最高工作溫度（通常125°C~200°C），控溫精度±1°C。
   • 脈沖電流發生器：可輸出重復峰值反向電壓（VRRM）及瞬態電流波形。
   • 示波器與電流探頭：帶寬≥100MHz，用于捕捉瞬態電流的上升沿和下降沿。
   • 熱成像儀或紅外測溫儀：實時監測器件封裝表面溫度分布。
2. 環境條件
   • 溫度均勻性：測試箱內溫度波動≤±2°C。
   • 防電磁干擾：設備需屏蔽外部噪聲，避免信號失真。

三、關鍵檢測項目與流程

1. 高溫反向重復峰值電流測試（IRRM Test）

• 測試步驟
  1. 將器件固定在高溫測試箱內，升溫至目標溫度（如150°C）并穩定30分鐘。
  2. 施加反向重復峰值電壓（VRRM），頻率通常為50Hz~1kHz，占空比≤1%。
  3. 使用示波器記錄反向電流波形，提取峰值電流IRRM。
• 關鍵參數
  • IRRM最大值：器件在高溫下允許的最大反向重復電流。
  • 溫度漂移特性：IRRM隨溫度升高的變化斜率。
  • 熱穩定性：連續運行1小時后電流的波動范圍（±5%以內為合格）。

2. 反向恢復特性測試

• 測試內容
  • 反向恢復時間（trr）：從正向電流降為零到反向電流恢復至穩定值的時間。
  • 反向恢復電荷（Qrr）：反向恢復過程中電荷的總量。
• 高溫影響分析 高溫會延長trr并增大Qrr，需驗證是否超出器件規格書限值。

3. 熱擊穿閾值測試

• 方法 逐步升高反向電壓直至器件發生擊穿，記錄擊穿電壓（VBR）與溫度的關系曲線。
• 判定標準 高溫下VBR下降幅度≤20%（對比25°C常溫值）。

四、檢測標準與規范

1. 國際標準
   • JEDEC JESD22-A103：高溫存儲與工作壽命測試規范。
   • MIL-STD-750：半導體器件環境試驗方法。
2. 行業要求
   • 汽車電子（AEC-Q101）：要求器件在-40°C~175°C范圍內通過1000小時高溫反向偏置測試。
   • 工業級器件：需滿足IEC 60747-9標準中高溫動態參數測試要求。

五、數據分析與結果判定

1. 數據處理
   • 繪制IRRM隨溫度變化的曲線，分析線性度與突變點。
   • 統計同一批次器件的參數離散性（標準偏差≤10%為合格）。
2. 失效判據
   • 硬失效：IRRM超過規格書限值或器件發生永久性擊穿。
   • 軟失效：高溫下漏電流增大導致功耗超標（如ΔP≥15%）。

六、注意事項與安全防護

1. 設備校準
   • 定期校準高溫箱溫控系統與電流探頭，避免測量誤差。
2. 樣品固定
   • 使用耐高溫夾具，防止器件因熱膨脹導致接觸不良。
3. 安全防護
   • 高溫測試時需佩戴隔熱手套，避免燙傷；高壓測試區域設置隔離屏障。

七、應用案例

• 測試條件：175°C環境溫度，VRRM=1200V，頻率10kHz。
• 結果：IRRM從25°C時的5mA升至175°C時的22mA，Qrr增加30%，但仍在AEC-Q101允許范圍內，判定合格。

結語