一種實時測量二極體瞬態溫升的方法
2023-11-06 07:21:47 1
一種實時測量二極體瞬態溫升的方法
【專利摘要】本發明涉及一種實時測量二極體瞬態溫升的方法。首先，在不同溫度下對被測二極體進行I-V特性的測量，得到I-V特性曲線。其中二極體所加的電流為窄脈衝電流，可防止二極體自升溫。然後，根據I-V特性曲線得到不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線，再利用半導體參數分析儀採集二極體在不同電流下電壓隨時間的變化關係，結合之前得到的不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線，即可得到二極體的瞬態溫升。本發明採用無開關測試裝置實時測量二極體瞬態溫升，與帶有開關切換裝置的現有測量方法相比，消除了因開關切換延遲引起的溫升誤差。同時，圖示儀產生的窄脈衝電流，脈寬足夠小，可有效避免二極體自升溫對溫升的影響，使測試精度有很大提高。
【專利說明】一種實時測量二極體瞬態溫升的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電子器件測試領域，涉及一種應用於二極體的瞬態溫升測量與分析的方法。
技術背景
[0002]目前，半導體器件不斷向尺寸小、集成度高等方向發展。與此同時，功率二極體需要在不同的高電流電壓脈衝或開關條件下工作，器件的瞬態功率密度大，瞬態溫升高，導致器件特性下降，使用可靠性降低，壽命縮短。為了準確評價其可靠性，對器件瞬態溫升的準確測量尤為重要。
[0003]二極體的瞬態溫升測試多採用電學法，相關標準主要有國軍標128A-973103，美軍標MIL-STD-750E3101.4等，測試設備均帶有開關裝置。工作電流和測試電流切換過程中會產生時間延遲，實驗表明，Ius的時間延遲可能導致溫度變化超過200°C。而器件自身的開關速度較快，現行的設備延遲時間一般為I?10us，對於脈衝工作條件下器件的瞬態溫升測量並不適用。
【發明內容】
[0004]針對二極體瞬態溫升測量中存在的上述問題，本發明提出一種不需要開關切換測試電流和工作電流，而直接利用同一電流實時測量器件的瞬態溫升，消除了由於開關切換延遲引起的溫升測量誤差。
[0005]本發明採用的技術方案如下:
[0006]在不同溫度下，對器件進行1-V特性的測量，得到1-V特性曲線。其中器件所加的電流為窄脈衝電流，可防止器件自升溫。然後，根據1-V特性曲線得到不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線，再利用半導體參數分析儀採集器件在不同電流下電壓隨時間的變化關係，結合之前得到的不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線，即可得到器件的瞬態溫升。
[0007]—種實時測量二極體瞬態溫升的方法，包括二極體1、溫箱2、圖示儀(內置電源)3、器件夾具4、半導體參數分析儀5。溫箱2用於對器件加溫；圖示儀3用於給器件加電流、電壓，顯示1-V特性曲線等；半導體參數分析儀5用於採集二極體I的結電壓隨時間變化規律。
[0008]本發明的特徵在於，該方法還包括以下步驟:
[0009]步驟一，將二極體I通過導線與圖示儀3的器件夾具4相連，並將二極體I放入溫箱2內，利用溫箱2給二極體I加熱。
[0010]步驟二，設置溫箱2的初始溫度，使二極體I的溫度穩定在溫箱2設定的溫度，並保持一段時間，然後給二極體I加一脈衝電流，利用圖示儀3測試二極體I在此溫度下的1-V特性關係。按一定的步長逐步改變溫箱2的溫度，測出不同溫度下二極體I的1-V特性關係。
[0011]步驟三，將測量數據繪製成不同溫度下的1-V特性曲線。[0012]步驟四，利用不同溫度下的1-V特性曲線，提取出電壓值，繪製成不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線。
[0013]步驟五，將二極體I通過導線與半導體參數分析儀5相連，設置相關參數，測得不同電流下電壓隨時間的變化關係。
[0014]步驟六，繪製二極體I不同電流下電壓隨時間變化關係曲線。
[0015]步驟七，對應電壓隨溫度變化的關係曲線和電壓隨時間變化曲線的數據，得到二極體I的結溫隨時間的變化規律，即為瞬態溫升變化關係。
[0016]步驟二所述的脈衝電流為窄脈衝電流。
[0017]本發明的有益效果是:本發明採用無開關測試裝置實時測量器件瞬態溫升，與帶有開關切換裝置的現有測量方法相比，消除了因開關切換延遲引起的溫升誤差。同時，圖示儀產生的窄脈衝電流，脈寬足夠小，可有效地避免器件自升溫對溫升的影響，使測試精度有很大提聞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明所涉及的測試裝置示意圖:(a)為測試器件1-V特性曲線時的裝置示意圖，(b)為測試器件的電壓隨時間變化關係的裝置示意圖；
[0019]圖2為本發明所涉及方法的流程圖；
[0020]圖3為實施例測得的不同溫度下的1-V特性曲線；
[0021]圖4為實施例測得的電壓隨溫度變化的關係曲線；
[0022]圖5為實施例測得的電壓隨時間變化的關係曲線；
[0023]圖6為實施例測得的器件的瞬態溫升曲線。
[0024]圖1中:1_ 二極體，2-溫箱，3-圖示儀，4-器件夾具，5-半導體參數分析儀。【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行更詳細的說明。
[0026]本發明所涉及的測試裝置如圖1 (a)和(b)所示。包括二極體1、溫箱2、圖示儀3、器件夾具4和半導體參數分析儀5。二極體I為快恢復二極體，封裝形式為T0-247-2L型，最大正向電壓為3.1V，最大正向電流為30A。圖示儀3採用安捷倫371A大功率曲線追蹤儀器。溫箱2採用Despatch900series。半導體參數分析儀5採用安捷倫B1500精密半導體參數分析儀。
[0027]本發明所涉及方法的流程圖如圖2所示，包括以下步驟:
[0028]步驟一，將二極體I通過導線與圖示儀3的器件夾具4相連，並將二極體I放入溫箱內，利用溫箱2給二極體I加熱；加熱溫度從50°C開始，每次提高20°C，即測試溫度為50°C、70°C、90°C、110°C。
[0029]步驟二，當二極體I的溫度穩定在溫箱2設定的溫度的時間達到預先設定的時間時，給二極體I加上脈寬為250 μ s的電流，由O掃到2Α，利用圖示儀3測試二極體I的1-V特性曲線。
[0030]採用脈衝時間為250 μ s電流的原因是窄脈衝電流可避免器件的自升溫。
[0031]步驟三，將測量數據繪製成不同溫度下的1-V特性曲線，如圖3所示。[0032]步驟四，利用不同溫度下的1-V特性曲線，提取出電壓值，繪製成不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線，如圖4所示。
[0033]步驟五，將二極體I通過導線與半導體參數分析儀5相連，測量二極體I電壓隨時間的變化關係。測試參數設置為:測試電流I=1A，測試時間為10s，數據採集時間間隔為100 μ S。
[0034]步驟六，繪製I=IA時二極體I的電壓隨時間變化關係曲線，如圖5所示。
[0035]步驟七，對應I=IA時的電壓隨溫度變化的關係曲線和I=IA時電壓隨時間變化關係曲線的數據，得到二極體I的結溫隨時間的變化規律，即瞬態溫升變化關係，圖6所示為前500ms溫升變化曲線。
【權利要求】
1.一種實時測量二極體瞬態溫升的方法，包括二極體(I)、溫箱(2)、圖示儀(3)、二極體夾具(4)、半導體參數分析儀(5);溫箱(2)用於對二極體加溫；圖示儀(3)用於給二極體加電流、電壓，顯示I;特性曲線；半導體參數分析儀(5)用於採集二極體(I)的結電壓隨時間變化規律；其特徵在於，所述方法還包括以下步驟: 步驟一，將二極體(I)通過導線與圖示儀(3)的二極體夾具(4)相連，並將二極體(I)放入溫箱(2 )內，利用溫箱(2 )給二極體(I)加熱； 步驟二，設置溫箱(2)的初始溫度，使二極體(I)的溫度穩定在溫箱(2)設定的溫度，並保持一段時間，然後給二極體(I)加一脈衝電流，利用圖示儀(3)測試二極體(I)在此溫度下的1-V特性關係；按一定的步長逐步改變溫箱(2)的溫度，測出不同溫度下二極體(I)的1-V特性關係； 步驟三，將測量數據繪製成不同溫度下的1-V特性曲線； 步驟四，利用不同溫度下的ι-v特性曲線，提取出電壓值，繪製成不同電流下電壓隨溫度變化的關係曲線； 步驟五，將二極體(I)通過導線與半導體參數分析儀(5)相連，設置相關參數，測得不同電流下電壓隨時間的變化關係； 步驟六，繪製二極體(I)不同電流下電壓隨時間變化關係曲線； 步驟七，對應電壓隨溫度變化的關係曲線和電壓隨時間變化曲線的數據，得到二極體(O的結溫隨時間的變化規律，即為瞬態溫升變化關係。
2.根據權利要求1所述的一種實時測量二極體瞬態溫升的方法，其特徵在於，步驟二所述的脈衝電流為窄脈衝電流。
【文檔編號】G01R31/26GK103954899SQ201410140784
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】郭春生, 王琳, 馮士維, 李睿, 張燕峰, 李世偉 申請人:北京工業大學