瞬态热测试实验设计要点解读（二） ——实验参数选择和K系数的标定
用ETM（电气法）测结温，需要首先标定电压和温度的关系，一般器件的结温和结电压成负线性相关，K系数的标定方法是通过一个控温设备（冷板，恒温箱等）去控制环境温度，并对环境温度下的结电压进行测量。通过改变环境温度，会得到不同的结电压，连线后，便可以得到该器件在该测试电流下的电压温度响应曲线——K系数。工业上不管是企业自己搭的测温台架，还是采购的高精度瞬态热测试设备，其K系数的标定方法都是采用这种方式。
测温电流不同，电压温度响应曲线的斜率也不同，所以用什么样的电流也标定K系数，也必须用这个电流去测量温度。测温电流也会产生热量，理论上电流越小，误差越小，但是测试电流并非是越小越好，因为除了关注测试电流的功率这个因素以外，还必须要关注电流的底噪和开关速度。
上图是一个实际的案例，一个TO-247封装的MosFET，测试电路如上图，Is和Ih分别是测试电流和加热电流。加热电流的确定遵循以下原则：
结温和环境之间的温度梯度是测试系统Rthja决定，结构函数的解析至少需要5度的温度梯度；
如果要取得比较好的结构函数，温度梯度常常要大于15度，比如选择30-50度的温度梯度比较理想（要根据实际的工程情况而定）；
一般加热电流功率采取逐步增大的策略，从小到大，直到取得满意的温度梯度；
如果功率已经足够大，而温度梯度达不到测试要求，可以在导热路径上添加一些低热导率的材料（比如绝缘垫片）。
而测试电流的选择，就需要预先检测被测样品，通过一定的试错，去找到合适的参数。
通过几种电流的尝试，其开关速度和底噪基本上都能满足要求，实际过程中我们选择0.1A作为测试电流。其开关速度大约为40us。
底噪差不多为2mv，可以满足瞬态热测试要求。
选择好0.1A作为测试电流，我们就可以去测该器件在0.1A电流下的K系数。
还有一个比较容易忽视的要点，JESD51-14标准瞬态热测试的过程是测降温曲线，那么我们测量K系数时要需要测降温的K系数，即首先把环境温度提升到测试的最高点，在测试K系数的过程中逐步降温，多点测量，计算K系数，并衡量K系数的线性度是否合理。上图中，线性度为0.999901，K值=-1.790mv/k（降温测量），这个值是一个比较理想的值。
实验设计中，为什么要严格执行这样的测试过程呢？实际上，降温测得到K系数和升温测得的K系数不完全重合，基于我们以往大量的测试经验，发觉没有一个明显的规律，列举其中一类材料，其测试结果如下图所示：
其升温测得的K系数和降温测得的K系数构成了一个闭环，如果用升温测得的K系数去测试降温曲线，必然会产生测试误差。
这种材料自身的属性我们称之为热滞现象，当测温元件从一个环境转移到另一个温度不同的环境时，其测试结果只能逐渐趋近于新的环境温度，这种现象称为热滞(或滞后)现象，造成测温滞后的原因有两个：一是指示系统有延迟特性(系统的阻尼)，二是我们是通过测电压去测温度，而电压的变化在升温过程和降温过程中也有迟滞效应，从而从材料自身所表现出来的参数也会不同。
基于大量的实验数据总结，在图七中我们推荐了减少或规避这种误差的实验设计。而随着大量半导体器件不断创新，现在的测试经验是否能满足未来的工程环境，或许有更多的理论和方法需要我们一起去探索。
附录：
