矽電晶體自動/手動兩用測試儀的製作方法

2023-09-19 02:16:00

專利名稱：矽電晶體自動/手動兩用測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種電子測試儀器，用於中小規模矽電晶體的檢測。
目前金屬殼封裝的NPN和PNP電晶體的自動測試是一個難題，國內尚末有此類實用儀器，大多數廠家仍用手動測試及圖示儀檢測。這對於一個年產幾百萬到千萬支的電晶體元件生產廠家或年用量鐵殼管及塑封管達幾十萬支電晶體的整機廠家來說，檢測環節的負擔重，用設備多，內耗大。某無線電儀器廠生產數控型的數字式電晶體綜合參數測試儀，可測中小規模的電晶體測試範圍集電極電流最大為110mA，擊穿電壓最大量程為100V，最小漏電量程為1mA，外形尺寸600×550×288mm，重40Kg，但整機電路複雜易振，調試不易，維修不便，測試速度慢，不能自動判檔，不能測電壓或大電流的中規模矽管。
本實用新型的目的在於減少電晶體測試和復檢環節的內耗，降低成本，提高工作效率與經濟效益。據估算，使用本儀器可以降低勞動強度1－2倍，提高勞動生產率3倍以上，節省手動電晶體測試設備臺數1／2－2／3以上，還可以藉助統計數進行工作考核和質量管理。大大降低了這個環節所帶來的內耗，所有的電晶體生產廠家及用電晶體多的整機廠家都可以使用(例收音機收錄機電視機通信整機生產廠家等)。
本實用新型矽電晶體手動／自動兩用測試儀是常見的電子測量整機，其結構特徵見結構方框圖［圖1］，由電源印製板模塊［1］，漏電參數測試印製板模塊［2］，擊穿參數測試印製板模塊［3］，飽和參數印製板模塊［4］，HFE參數測試印製板模塊［5］，接口印製板模塊［6］、面板［7］、微機［8］組成，各模塊及面板微機之間通過插座和導線聯接成為一體。當使用TP801類型的單板機作控制系統時，整機為單板機總成和測試總成兩部分組成，之間用電覽聯解，當使用SCZ80類型的小板微機時，其結構為微機和測試總成組合到一起的整機結構。本儀器外形尺寸為420×360×240mm，重量約為10Kg［用單板機時，單板機的外形尺寸和重量另計］。本實用新型還有兩個較明顯的計術特徵，其一是各種測試條件是一一對應各測試模塊的，這樣可以按被測管的要求方便的組合相應的測試條件陣，其中除了高壓恆流源外，其餘均由三端可調電源集成塊產生；其二是置於自動測試方式時，用微機控制整個測試及判檔過程。
［圖2］是漏電參數測試印製板模塊￥［2］的電原理結構示意圖，為虛線框起的部分。圖中三端可調電源集成塊［W1］，電阻［R1］、［R2］組成恆壓源，改變電阻［R2］的阻值，輸出不同的測試條件恆電壓，將被測管腳接入不同的繼電器，例如圖中所示將ce管腳接到繼電器［J1］、［J2］，則被測管ce腳中的電流由集成電路塊［BG1］、電阻［R3］組成的比例運算器取出。［圖3］是擊穿參數測試印製模塊［3］的電原理結構示意圖，為虛線框起的部分。圖中電晶體［BG2］、電阻［R4］、［R5］、穩壓管［W］組成高壓恆流源，改變電阻［R4］的阻值，高壓恆流源輸出不同的測試條件恆電流，將被測管腳接入不同的繼電器，例如圖中所示將ce管腳接到繼電器［J5］［J6］，則被測管ce腳兩端的電壓由集成電路塊［BG8］、電阻［R6］，［R7］組成的比例運算器取出。［圖4］是飽和參數測試印製板模塊［4］的電原理結構示意圖，為虛線框起的部分。圖中三端可調電源集成塊［W2］、［W3］分別與電阻［R8］、［R9］構成恆流源，改變電阻［R8］的阻值可得不同的Ib恆流值，同理改變電阻［R10］可得到不同的Ic恆流值，兩組恆流值構成測試條件，當被測管通過繼電器［J9］、［J10］、［J11］加入這兩組恆流值時，偏值壓降及正向壓都處於飽和狀態，若閉合繼電器［J13］或［J12］，則處於飽合狀態的偏置壓降或正向壓降通過由集成電路塊［BG4］、電阻［12］、［11］、［10］構成的比例運算器取出。［圖5］是hFE參數測試印製板模塊［5］的電原理結構示意圖，為虛線框起的部分。圖中三端可調電源集成塊［W4］與電阻［R13］、［R14］構成恆壓源，改變電阻［R14］的值可以得到不同的恆壓值，三端可調電源集成塊［W5］電阻［R15］構成恆流源，改變電阻［R15］的值得到不同的恆流值；當被測管通過繼電器［J16］、［J17］、［J18］加入這兩組電源時，由集成電路塊［BG5］的虛地現象可知，被測管Vb為零電位，Ve約為－0.7V，所以Vce電壓約為Vcb＋0.7V，基本上為恆定值，因而處於恆Vce電壓狀態下的恆Ie電流的共基放大狀態，其偏流Ib通過由［BG5］及電阻［R16］構成的比例運算器取出。當［圖2］到［圖5］中的繼電器［J3］、［J7］、［J14］、［J19］閉合時，四塊測試印製板模塊分別接到接口印製板模塊［6］，整個測試過程處於微機控制自動測試狀態，反之當繼電器［J4］、［J8］、［J15］、［J20］閉合時，則處於手動測試狀態。當使用的微機不同，接口板也不同［圖6］，為使用微機作自動測試控制器的接口印製板模塊電原理示意圖，為虛線框起的部分。圖中A表示模擬量，C表示控制量，D表示數字量，A／D轉換器為［ADC0809］，接口分別為微機［8］上的［PI0－1］和本板上的［PI0－2］，繼電器驅動器分別由［MC1418－1］和［MC1418－2］構成。［圖7］為面板［7］的布置示意圖。圖中［7－1］為手動測試按鍵［7－2］為直讀模擬表頭，［7－3］為自動判檔LED顯示器，［7－4］為自動測試按鈕，［7－5］為自動／手動測試方式轉換開關，［7－6］為被測管插座，當用單板機時，［7－7］為測試條件設置器，採用小板微機時為鍵盤。
根據被測管型號的不同，用測試條件設置器［或鍵盤］［7－7］置當各種測試條件，插被測管到被測管插座［7－6］上，處於手動測試時依次按動按鍵［7－1］進行測試，測試結果從直讀表頭［7－2］上顯示出來，整個手動測試過程不通過微機控制。處於自動測試時，微機［8］運行測試程序，輸出不同數字量和控制量，將各種測試指令送到接口PI0－2］，然後通過繼電器驅動器［MC1418－1］、［MC1418－2］，閉合相應於測試指令的測試模塊上的繼電器，構成相應的測試模型，當比例運算器取出被測模擬量後，又送到A／D轉換器［ADC0809］上相應的模擬通道，然後由程序驅動AD，並將轉換的數字量取入微機［8］進行處理，自動判檔分類，將其最終結果送往面板［7］上的LED顯示器［7－8］顯示出來。
本使用新型所提供的集電極電流最大值為500mA，擊穿電壓範圍最大量程為300V，測漏電最小量程為1μA。置於自動測試時，判檔顯示是在擊穿電壓判七檔(A－G)，漏電參數判兩檔(高檔低檔)及hFE分類六至十六檔次(以hFE＝25～270範圍裡分)的範圍裡綜合判檔顯示，一個LED顯示器顯示檔次，一個LED顯示器hFE的範圍。所提供的測試條件數量Vces、Vbes九種hFE十四種BVceo三種BVcbo、BVebo二種Icbo、Iceo六種Iebo四種這些條件基本覆蓋了常用電晶體的測試條件，配機標準軟體除了自動測試和分類統計外，還有根據鍵入的電晶體型號自動確定測試參數的種類、判檔次及量程，可以方便的在RAM區中擴展沒存入內存的電晶體型號。此外可以按Vces、BVceo、Iceo所給定的測試條件，檢測一部分矽二極體的正向壓降，反向擊穿電壓和反向漏電流等參數，這是二極體的主要參數。這個測試過程可以通過專用軟體實現自動測試判檔。本實用新型還可以擴上微型印表機後掛上50隻順續測試盤進行50隻電晶體全自動測試。本實用新型的精度除了高hFE測量顯示［180～270範圍］外，全部測試條件及其餘測量精度都優於3％。
本儀器優缺點如下(1)優點A，生產內耗小，其中有硬體成本低，所用元器件基本不用篩選，整機系統基本不振，調試容易，所用輔助設備少［輔助設備主要是，一臺示波器，一塊自校用數字萬用表］等特點。
B測試重複性好，臺差小，測試速度快，在自動測試時，可以直接顯示測試結果並自動統計測試結果。
C操作方法簡單易學，而且維修簡單，很多微機控制測試設備不具備這個優點，需要專人操作和專門培訓維護人員。
D為準雙測工位。即測試系統和顯示系統為一套，利用測試速度快［1秒］，而插拔被測管慢［約4秒］，所產生的時間差，輪流測試，手動測試時為單工位。
(2)缺點由於本儀器設計出於優良的性能，價格比目標，不求大而全，但求實用性好，製造維修易，價格低廉等，所以有幾個明顯的不足。
A、NPN和PNP矽管沒有組合到一起，只能測單類管，又由於鍺管使用的很少了，而測試條件及量程和自動判檔尤為複雜，所以沒有設計測鍺管的功能。
B所選的各種測試條件只能覆蓋中小規模矽管的大部分範圍，還有個別型號的電晶體不能測，正因為所選的測試條件不是按一定間隙比例變化的，所以不便於電晶體科研過程。


［圖1］＿結構方框圖［圖2］＿漏電參數測試印製板電原理示意圖［圖3］＿擊穿參數測試印製板電原理示意圖［圖4］＿飽和參數測試印製板電原理示意圖［圖5］＿hFE參數測試印製板電原理示意圖［圖6］＿接口印製板電原理示意圖［圖7］＿面板布置示意圖［1］＿電源印製板模塊［2］＿漏電參數測試印製板模塊［3］＿擊穿參數測試印製板模塊［4］＿飽和參數測試印製板模塊［5］＿hFE參數測試印製板模塊［6］＿接口印製板模塊［7］＿面板［8］＿微機〔7－1〕＿手動測試按鍵〔7－2〕＿直讀表頭〔7－3〕＿LED顯示器〔7－4〕＿自動測試按鈕〔7－5〕＿自動／手動測試轉換開關〔7－6〕＿被測管插座〔7－7〕＿測試條件設置器或鍵盤
權利要求1.一種矽電晶體自動/手動兩用測試儀其特徵在於由電源印製板模塊[1]，漏電參數測試印製板模塊[2]，擊穿參數測試印製板模塊[3]，飽和參數測試印製板模塊[4]，hFE參數測試印製板模塊[5]，接口印製板模塊[6]，面板[7]，微機[8]組成。
2.根據權利要求1陳述的矽電晶體自動／手動兩用測試儀其特徵在於漏電參數測試印製板模塊［2］由可調電源集成塊［W1］、電阻［R1］、［R2］組成的恆壓源及由集成電路塊［BG1］，電阻［R3］組成的比例運算器構成。
3.根據權利要求1所述的矽電晶體自動／手動兩用測試儀其特徵在於擊穿參數測試印製板模塊［3］由電晶體［BG2］，電阻［R4］，［R5］、和穩壓管［W］組成的高壓恆流源，由集成電路塊［BG3］，電阻［R6］、［R7］組成的比例運算器構成。
4.根據權利要求1陳述的矽電晶體自動／手動兩用測試儀其特徵在於飽和參數測試印製模塊［4］由可調電源集成塊［W2］、［W3］與電阻［R8］、［R9］組成的恆流源和集成電路塊［BG4］，電阻［10］［11］、［12］組成的比例運算器構成。
5.根據權利要求1陳述的矽電晶體自動／手動兩用測試儀其特徵在於hFE參數測試印製板模塊［5］由可調電源集成塊［W4］與電阻［R13］［R14］組成的恆壓源及由集成塊［W5］與電阻［R15］組成的恆流源和由集成電路塊［BG5］與電阻［R16］組成和比例運算器構成。
6.根據權利要求1所述的矽電晶體自動／手動兩用測試儀其特徵在於接口印製板模塊［6］由微機［8］上的接口［P10－1］，本板上的接口［P10－2］和繼電器驅動器［MC1413－1］和［MC1413－2］構成。
7.根據權利要求1所述的矽電晶體自動／手動兩測試儀其特徵在於面板［7］上有多個方框分別裝有手動測試按鍵［7－1］，直讀模擬表頭［7－2］，自動判檔LED顯示器［7－3］，自動測試按扭鈕［7－4］，自動／手動測試方式轉換開關［7－5］，被測管插座［7－6］，測試條件設置器或鍵盤［7－7］構成。
專利摘要一種矽電晶體自動/手動兩用測試儀是一種電子測試儀器，它由電源印製板模塊，漏電參數測試印製板模塊，去穿參數測試印製板模塊，它和參數測試印製板模塊，hFE參數測試印製板模塊，接口印製板模塊，面板微機等構成。該儀器可減少晶體測試和復拎環節的內耗，提高生產率3倍以上，主要用於電晶體生產廠家和使用電晶體量大的整機廠。生產內耗少，硬體成本低元件不用篩選調試容易測試重複好含差小測試速度快可自動統計測試結果。
文檔編號G01R31/26GK2042205SQ88210848
公開日1989年8月2日 申請日期1988年3月2日 優先權日1988年3月2日
發明者於仁生, 關使肇, 田野, 李瑩, 周家勝, 杜敏 申請人:濟南市半導體元件實驗所