一種整流二極體瞬態高溫反向漏電流的測試方法
2023-07-12 00:22:51
專利名稱：一種整流二極體瞬態高溫反向漏電流的測試方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件的測試方法，特別一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法。
背景技術：
整流二極體是一種將交流電能轉變為直流電能的半導體器件。整流二極體的反向漏電流是指，施加規定反向電壓時流過整流二極體的總傳導電流。因為反向漏電流會隨溫度的升高而增大，如果使用高溫漏電流較大的整流二極體則存在一定的安全隱患，所以高溫下，整流二極體高溫反向漏電流的測試是非常必要的。現有技術是將整流二極體放入烘箱中，如圖I所示，加熱到設定的溫度，並給整流 二極體加反向偏壓，測試穩態下反向漏電流，上述方法因為需要將各個整流二極體都放入烘箱進行加熱，再在穩態下一一進行測試，一般僅適用於實驗室測試評估，無法在大批量生產過程中實現整流二極體瞬態高溫反向漏電流的在線篩選測試。
發明內容
本發明的目的是提供一種適合於在大批量生產過程中，在線測試整流二極體在某個測試溫度點的瞬態高溫反向漏電流的方法，通過整流二極體瞬態高溫反向漏電流測試，剔除高溫漏電流較大的器件，提高整流二極體的安全性。為達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現的
一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，包括以下步驟
a.首先確定同規格同批次的被測整流二極體熱敏電壓與溫度的關係將一個被測整流二極體置於烘箱內，烘箱溫度至少設定3個不同的溫度點，各個溫度點到達熱平衡後，設置在烘箱外的恆流源向被測整流二極體輸出一個f IOmA的正向電流，同時用並聯在被測整流二極體兩端的毫伏電壓表讀取該溫度點整流二極體的正向電壓，繪製熱敏校準曲線；
b.測試電路連接取一個與被測整流二極體同規格同批次的整流二極體，整流二極體的兩端分別並聯恆流源和恆壓源，其中恆流源提供正向電流，正向電壓由並聯在整流二極體兩端的毫伏電壓表讀取；恆壓源提供反向電壓，反向電流由串聯在恆壓源和整流二極體之間的電流表讀取；正向電流測試與反向電壓測試的轉換分別通過電路開關控制；
c.單次測試調節上述步驟b中恆流源大小，使其輸出Γ30Α的正向電流，對整流二極體持續加熱f 25ms，當整流二極體的結溫到達10(T20(TC時，恆流源停止輸出加熱電流，但繼續提供一個f IOmA的小電流，此時，整流二極體開始自然散熱；從毫伏電壓表讀取正向電壓，結合熱敏校準曲線確定並記錄整流二極體隨時間變化的結溫，繪製整流二極體的降溫曲線，計算在測試溫度點處的降溫斜率，得到從高於測試溫度5 10°C的溫度點到測試溫度點的時間間隔，以此得到從輸出反向電壓到電流表測試反向漏電流的延遲時間；
d.在線連續測試恆流源再次提供與步驟c中相同大小、相同時間的加熱電流，隨後輸出f IOmA的小電流用於監控整流二極體的結溫，當整流二極體到達高於測試溫度點5 1(TC的溫度時，正向電流測試電路轉換成反向電壓測試電路，恆壓源提供給被測整流二極體額定反向工作偏壓，並通過電流表讀取該測試溫度下的反向漏電流。在上述步驟a中，烘箱溫度範圍為25°C ^150°C，一般每升高25°C設置一個溫度點。在上述步驟c中，恆流源輸出的f 30A的加熱電流必須小於等於整流二極體的最大正向浪湧電流，加熱時間必須大於等於測試正向浪湧電流時的脈衝時間。在上述步驟d中，測試瞬態高溫反向漏電流時，整流二極體的瞬態結溫由熱敏校準曲線中對應f IOmA測試電流下的熱敏電壓確定。上述測試方法中，為便於大批量在線連續測試，單次測試確定PN結降溫斜率後，在線連續測試時不需要測試其餘同批次同規格的整流二極體PN結的降溫斜率。採用上述整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，與現有測試技術相比有 以下優點
1.實現了整流二極體在高溫工作條件下的瞬態反向漏電流的測試；
2.實現了整流二極體參數大批量在線測試，能實時監控不同結溫時的反向漏電流，提高了產品的使用性能；
3.該測試方法操作簡單，測試精度高。
圖I是現有技術整流二極體穩態高溫反向漏電流的測試方法示意 圖2是本發明整流二極體熱敏校準曲線的測試方法示意 圖3是本發明整流二極體瞬態高溫反向漏電流的測試方法示意 圖4是實施例I整流二極體的熱敏校準曲線；
圖5是實施例I整流二極體PN結的降溫曲線；
圖6是實施例2整流二極體的熱敏校準曲線；
圖7是實施例2整流二極體PN結的降溫曲線；
圖8是實施例3整流二極體的熱敏校準曲線；
圖9是實施例3整流二極體PN結的降溫曲線。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作進一步詳細的描述。實施例I :
測試IA 1500V整流二極體在測試溫度點150°C的反向漏電流，包括如下步驟
a.首先確定同規格同批次的被測整流二極體3熱敏電壓與溫度的關係如圖2所示，將一個被測整流二極體3置於烘箱4內，烘箱4溫度從25°C開始設定，依次設置25°C、50°C、75°C、100°C、125°C和150°C 6個溫度點。設置在烘箱4外的恆流源I向被測整流二極體3輸出一個4mA的正向電流，同時用並聯在被測整流二極體3兩端的毫伏電壓表2讀取該溫度點整流二極體3的正向電壓，繪製熱敏校準曲線，如圖4所示；
b.測試電路連接如圖3所示，取與步驟a中被測整流二極體3同規格同批次的整流二極體3，整流二極體3的兩端分別並聯恆流源I和恆壓源5，其中恆流源I提供正向電流，正向電壓由並聯在整流二極體3兩端的毫伏電壓表2讀取，恆壓源5提供反向電壓，反向電流由串聯在恆壓源5和整流二極體3之間的電流表6讀取，正向電流測試與反向電壓測試的轉換分別通過電路開關7和開關8控制；
c.單次測試閉合開關8，調節上述步驟b中恆流源I大小，使其輸出20A的正向電流，對整流二極體3持續加熱20ms，使整流二極體3的結溫到達200°C，恆流源I停止輸出加熱電流，但繼續提供一個4mA的小電流，此時，整流二極體3開始自然散熱；從毫伏電壓表2讀取正向電壓，結合步驟a中的熱敏校準曲線確定並記錄整流二極體3隨時間變化的結溫，繪製整流二極體3的降溫曲線，如圖5所示，計算所述二極體3PN結在測試溫度點150°C處的降溫斜率。在本步驟中，恆流源I輸出的20A的加熱電流必須小於等於整流二極體3的最大正向浪湧電流，加熱時間20ms必須大於等於測試正向浪湧電流時的脈衝時間；通過降溫曲線得到從160°C降溫到150°C的時間間隔為2ms，則設定恆壓源5從輸出反向電壓到電流表6測試反向漏電流的延遲時間為2ms ；
d.在線連續測試恆流源I再次提供與步驟c中相同大小、相同時間的加熱電流，隨後輸出4mA的小電流用於監控整流二極體3的結溫，當整流二極體3到達溫度160°C時，斷開 開關8，閉合開關7，正向電流測試電路轉換成反向電壓測試電路，恆壓源5提供給被測整流二極體3額定反向工作偏壓1500V，並通過電流表6讀取150°C下的反向漏電流。在本步驟中，測試瞬態高溫反向漏電流時，整流二極體3的瞬態結溫由熱敏校準曲線中對應4mA測試電流下的熱敏電壓確定。上述測試方法中，為便於大批量在線連續測試，單次測試確定PN結降溫斜率後，連續測試時不需要測試其餘同批次同規格的整流二極體3PN結的降溫斜率。實施例2:
測試O. 5A 800V整流二極體在測試溫度點100°C的反向漏電流，包括如下步驟
a.首先確定同規格同批次的被測整流二極體3熱敏電壓與溫度的關係如圖2所示，將一個被測整流二極體3置於烘箱4內，烘箱4溫度依次設置50°C、75°C、100°C和125°C 4個溫度點。設置在烘箱4外的恆流源I向被測整流二極體3輸出一個ImA的正向電流，同時用並聯在被測整流二極體3兩端的毫伏電壓表2讀取該溫度點整流二極體3的正向電壓，繪製熱敏校準曲線，如圖6所示；
b.測試電路連接如圖3所示，取與步驟a中的被測整流二極體3同規格同批次的整流二極體3，整流二極體3的兩端分別並聯恆流源I和恆壓源5，其中恆流源I提供正向電流，正向電壓由並聯在整流二極體3兩端的毫伏電壓表2讀取，恆壓源5提供反向電壓，反向電流由串聯在恆壓源5和整流二極體3之間的電流表6讀取，正向電流測試與反向電壓測試的轉換分別通過電路開關7和開關8控制；
c.單次測試閉合開關8，調節上述步驟b中恆流源I大小，使其輸出17A的正向電流，對整流二極體3持續加熱15ms，使整流二極體3的結溫到達140°C，恆流源I停止輸出加熱電流，但繼續提供一個ImA的小電流，此時，整流二極體3開始自然散熱；從毫伏電壓表2讀取正向電壓，結合熱敏校準曲線確定並記錄整流二極體3隨時間變化的結溫，繪製整流二極體3的降溫曲線，如圖7所示，計算所述二極體3PN結在100°C處的降溫斜率。在本步驟中，恆流源I輸出的15A的加熱電流必須小於等於整流二極體3的最大正向浪湧電流，力口熱時間18ms必須大於等於測試正向浪湧電流時的脈衝時間，通過降溫曲線得到從110°C降溫到100°c的時間間隔為3ms,則設定恆壓源5從輸出反向電壓到電流表6測試反向漏電流的延遲時間為3ms ；
d.在線連續測試恆流源I再次提供與步驟c中相同大小、相同時間的加熱電流，隨後輸出ImA的小電流用於監控整流二極體3的工作結溫，當整流二極體3到達溫度110°C時，斷開開關8，閉合開關7，正向電流測試電路轉換成反向電壓測試電路，恆壓源5提供給被測整流二極體3額定反向工作偏壓800V，並通過電流表6讀取100°C下的反向漏電流。在本步驟中，測試瞬態高溫反向漏電流時，整流二極體3的瞬態工作結溫由熱敏校準曲線中對應ImA測試電流下的熱敏電壓確定。上述測試方法中，為便於大批量在線連續測試，單次測試確定PN結降溫斜率後，連續測試時不需要測試其餘同批次同規格的整流二極體3PN結的降溫斜率。實施例3:
測試2A 400V整流二極體在75°C高溫下的反向漏電流，包括如下步驟
a.首先確定同規格同批次的被測整流二極體3熱敏電壓與溫度的關係如圖2所示，將一個被測整流二極體3置於烘箱4內，烘箱4溫度依次設置25°C、75°C和125°C 3個溫度點。設置在烘箱4外的恆流源I向被測整流二極體3輸出一個IOmA的正向電流，同時用並聯在被測整流二極體3兩端的毫伏電壓表2讀取該溫度點整流二極體3的正向電壓，繪製熱敏校準曲線，如圖8所示；
b.測試電路連接取與步驟a中，被測整流二極體3同規格同批次的整流二極體3，整流二極體3的兩端分別並聯恆流源I和恆壓源5，其中恆流源I提供正向電流，正向電壓由並聯在整流二極體3兩端的毫伏電壓表2讀取，恆壓源5提供反向電壓，反向電流由串聯在恆壓源5和整流二極體3之間的電流表6讀取，正向電流測試與反向電壓測試的轉換分別通過電路開關7和開關8控制；
c.單次測試閉合開關8，調節上述步驟b中恆流源I大小，使其輸出15A的正向電流，對整流二極體3持續加熱14ms，使整流二極體3的結溫到達115°C，恆流源I停止輸出加熱電流，但繼續提供一個IOmA的小電流，此時，整流二極體3開始自然散熱；從毫伏電壓表2讀取正向電壓，結合熱敏校準曲線確定並記錄整流二極體3隨時間變化的結溫，繪製整流二極體3的降溫曲線，如圖9所示，計算所述二極體3PN結在測試溫度點75°C處的降溫斜率。在本步驟中，恆流源I輸出的IOA的加熱電流必須小於整流二極體3的最大正向浪湧電流，加熱時間14ms必須大於測試正向浪湧電流時的脈衝時間，通過降溫曲線得到從80°C降溫到75°C的時間間隔為3ms，則設定恆壓源5從輸出反向電壓到電流表6測試反向漏電流的延遲時間為3ms ；
d.在線連續測試恆流源I再次提供與步驟c中相同大小、相同時間的加熱電流，隨後輸出IOmA的小電流用於監控整流二極體3的工作結溫，當整流二極體3到達溫度80°C時，斷開開關8，閉合開關7，正向電流測試電路轉換成反向電壓測試電路，恆壓源5提供給被測整流二極體3額定反向工作偏壓400V，並通過電流表6讀取75°C下的反向漏電流。在本步驟中，測試瞬態高溫反向漏電流時，整流二極體3的瞬態工作結溫由熱敏校準曲線中對應IOmA測試電流下的熱敏電壓確定。上述測試方法中，為便於大批量在線連續測試，單次測試確定PN結降溫斜率後，連續測試時不需要測試其餘同批次同規格的整流二極體3PN結的降溫斜率。以上對本發明作了詳細說明，不能認為本發明的保護範圍僅局限於上述實施方式。如果與本發明權利要求的技術方案沒有產生本質上的區別，對上述實施方式的推演或替換仍然被視為在本發明的保護 範圍之內。
權利要求
1.一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，其特徵在於包括以下步驟 a.首先確定同規格同批次的被測整流二極體熱敏電壓與溫度的關係將一個被測整流二極體置於烘箱內，烘箱溫度至少設定3個不同的溫度點，各個溫度點到達熱平衡後，設置在烘箱外的恆流源向被測整流二極體輸出一個f IOmA的正向電流，同時用並聯在被測整流二極體兩端的毫伏電壓表讀取該溫度點整流二極體的正向電壓，繪製熱敏校準曲線； b.測試電路連接取一個與步驟a中被測整流二極體同規格同批次的整流二極體，整流二極體的兩端分別並聯恆流源和恆壓源，其中恆流源提供正向電流，正向電壓由並聯在整流二極體兩端的毫伏電壓表讀取；恆壓源提供反向電壓，反向電流由串聯在恆壓源和整流二極體之間的電流表讀取；正向電流測試與反向電壓測試的轉換分別通過電路開關控制； c.單次測試調節上述步驟b中恆流源大小，使其輸出f30A的正向電流，對整流二極體持續加熱f 25ms，當整流二極體的結溫到達10(T20(TC時，恆流源停止輸出加熱電流，但繼續提供一個f IOmA的小電流，此時，整流二極體開始自然散熱；從毫伏電壓表讀取正向電壓，結合熱敏校準曲線確定並記錄整流二極體隨時間變化的結溫，繪製整流二極體的降溫曲線，計算在測試溫度點處的降溫斜率，得到從高於測試溫度5 10°C的溫度點到測試溫度點的時間間隔，以此得到從輸出反向電壓到電流表測試反向漏電流的最大延遲時間； d.在線連續測試恆流源再次提供與步驟c中相同大小、相同時間的加熱電流，隨後輸出f IOmA的小電流用於監控整流二極體的結溫，當整流二極體到達高於測試溫度點5 10°C的溫度時，正向電流測試電路轉換成反向電壓測試電路，恆壓源提供給被測整流二極體額定反向工作偏壓，並通過電流表讀取該測試溫度下的反向漏電流。
2.如權利要求I所述的一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，其特徵在於在上述步驟a中，烘箱溫度範圍為25°C 150°C，每升高25°C設置一個溫度點。
3.如權利要求I所述的一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，其特徵在於在上述步驟c中，恆流源輸出的f30A的加熱電流小於等於整流二極體的最大正向浪湧電流，加熱時間大於等於測試正向浪湧電流時的脈衝時間。
4.如權利要求I所述的一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，其特徵在於在上述步驟d中，測試瞬態高溫反向漏電流時，整流二極體的瞬態結溫由熱敏校準曲線中對應f IOmA測試電流下的熱敏電壓確定。
全文摘要
本發明公開一種整流二極體的瞬態高溫反向漏電流的測試方法，屬於半導體器件測試領域。所述方法先測試同規格同批號的一個整流二極體的熱敏校準曲線；然後結合熱敏校準曲線確定並記錄整流二極體隨時間變化的結溫，繪製整流二極體的降溫曲線，計算所述二極體PN結在測試溫度點處的降溫斜率，並用於計算後續步驟中恆壓源從輸出反向電壓到電流表測試反向漏電流的最大延遲時間。最後，恆壓源給被測整流二極體提供反向工作偏壓，並根據上述步驟得到的參數確定測試溫度，通過電流表讀取該測試溫度下的反向漏電流。採用上述測試方法，不僅能實現整流二極體大批量在線連續測試，提高了產品的使用性能，而且該測試方法操作簡單，測試精度高。
文檔編號G01R19/00GK102944824SQ20121044699
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者徐泓, 保愛林 申請人:紹興旭昌科技企業有限公司