一種實時測量二極管瞬態(tài)溫升的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實時測量二極管瞬態(tài)溫升的方法。首先，在不同溫度下對被測二極管進行I-V特性的測量，得到I-V特性曲線。其中二極管所加的電流為窄脈沖電流，可防止二極管自升溫。然后，根據(jù)I-V特性曲線得到不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線，再利用半導體參數(shù)分析儀采集二極管在不同電流下電壓隨時間的變化關(guān)系，結(jié)合之前得到的不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線，即可得到二極管的瞬態(tài)溫升。本發(fā)明采用無開關(guān)測試裝置實時測量二極管瞬態(tài)溫升，與帶有開關(guān)切換裝置的現(xiàn)有測量方法相比，消除了因開關(guān)切換延遲引起的溫升誤差。同時，圖示儀產(chǎn)生的窄脈沖電流，脈寬足夠小，可有效避免二極管自升溫對溫升的影響，使測試精度有很大提高。
【專利說明】一種實時測量二極管瞬態(tài)溫升的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子器件測試領(lǐng)域，涉及一種應用于二極管的瞬態(tài)溫升測量與分析的方法。
技術(shù)背景
[0002]目前，半導體器件不斷向尺寸小、集成度高等方向發(fā)展。與此同時，功率二極管需要在不同的高電流電壓脈沖或開關(guān)條件下工作，器件的瞬態(tài)功率密度大，瞬態(tài)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(tài)溫升的準確測量尤為重要。
[0003]二極管的瞬態(tài)溫升測試多采用電學法，相關(guān)標準主要有國軍標128A-973103，美軍標MIL-STD-750E3101.4等，測試設(shè)備均帶有開關(guān)裝置。工作電流和測試電流切換過程中會產(chǎn)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(guān)速度較快，現(xiàn)行的設(shè)備延遲時間一般為I?10us，對于脈沖工作條件下器件的瞬態(tài)溫升測量并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對二極管瞬態(tài)溫升測量中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種不需要開關(guān)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(tài)溫升，消除了由于開關(guān)切換延遲引起的溫升測量誤差。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)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沖電流，可防止器件自升溫。然后，根據(jù)1-V特性曲線得到不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線，再利用半導體參數(shù)分析儀采集器件在不同電流下電壓隨時間的變化關(guān)系，結(jié)合之前得到的不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線，即可得到器件的瞬態(tài)溫升。
[0007]—種實時測量二極管瞬態(tài)溫升的方法，包括二極管1、溫箱2、圖示儀(內(nèi)置電源)3、器件夾具4、半導體參數(shù)分析儀5。溫箱2用于對器件加溫；圖示儀3用于給器件加電流、電壓，顯示1-V特性曲線等；半導體參數(shù)分析儀5用于采集二極管I的結(jié)電壓隨時間變化規(guī)律。
[0008]本發(fā)明的特征在于，該方法還包括以下步驟:
[0009]步驟一，將二極管I通過導線與圖示儀3的器件夾具4相連，并將二極管I放入溫箱2內(nèi)，利用溫箱2給二極管I加熱。
[0010]步驟二，設(shè)置溫箱2的初始溫度，使二極管I的溫度穩(wěn)定在溫箱2設(shè)定的溫度，并保持一段時間，然后給二極管I加一脈沖電流，利用圖示儀3測試二極管I在此溫度下的1-V特性關(guān)系。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管I的1-V特性關(guān)系。
[0011]步驟三，將測量數(shù)據(jù)繪制成不同溫度下的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，繪制成不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線。
[0013]步驟五，將二極管I通過導線與半導體參數(shù)分析儀5相連，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，測得不同電流下電壓隨時間的變化關(guān)系。
[0014]步驟六，繪制二極管I不同電流下電壓隨時間變化關(guān)系曲線。
[0015]步驟七，對應電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線和電壓隨時間變化曲線的數(shù)據(jù)，得到二極管I的結(jié)溫隨時間的變化規(guī)律，即為瞬態(tài)溫升變化關(guān)系。
[0016]步驟二所述的脈沖電流為窄脈沖電流。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用無開關(guān)測試裝置實時測量器件瞬態(tài)溫升，與帶有開關(guān)切換裝置的現(xiàn)有測量方法相比，消除了因開關(guān)切換延遲引起的溫升誤差。同時，圖示儀產(chǎn)生的窄脈沖電流，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(fā)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(guān)系的裝置示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)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(guān)系曲線；
[0022]圖5為實施例測得的電壓隨時間變化的關(guān)系曲線；
[0023]圖6為實施例測得的器件的瞬態(tài)溫升曲線。
[0024]圖1中:1_ 二極管，2-溫箱，3-圖示儀，4-器件夾具，5-半導體參數(shù)分析儀?！揪唧w實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行更詳細的說明。
[0026]本發(fā)明所涉及的測試裝置如圖1 (a)和(b)所示。包括二極管1、溫箱2、圖示儀3、器件夾具4和半導體參數(shù)分析儀5。二極管I為快恢復二極管，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采用安捷倫371A大功率曲線追蹤儀器。溫箱2采用Despatch900series。半導體參數(shù)分析儀5采用安捷倫B1500精密半導體參數(shù)分析儀。
[0027]本發(fā)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，將二極管I通過導線與圖示儀3的器件夾具4相連，并將二極管I放入溫箱內(nèi)，利用溫箱2給二極管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，當二極管I的溫度穩(wěn)定在溫箱2設(shè)定的溫度的時間達到預先設(shè)定的時間時，給二極管I加上脈寬為250 μ s的電流，由O掃到2Α，利用圖示儀3測試二極管I的1-V特性曲線。
[0030]采用脈沖時間為250 μ s電流的原因是窄脈沖電流可避免器件的自升溫。
[0031]步驟三，將測量數(shù)據(jù)繪制成不同溫度下的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，繪制成不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線，如圖4所示。
[0033]步驟五，將二極管I通過導線與半導體參數(shù)分析儀5相連，測量二極管I電壓隨時間的變化關(guān)系。測試參數(shù)設(shè)置為:測試電流I=1A，測試時間為10s，數(shù)據(jù)采集時間間隔為100 μ S。
[0034]步驟六，繪制I=IA時二極管I的電壓隨時間變化關(guān)系曲線，如圖5所示。
[0035]步驟七，對應I=IA時的電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線和I=IA時電壓隨時間變化關(guān)系曲線的數(shù)據(jù)，得到二極管I的結(jié)溫隨時間的變化規(guī)律，即瞬態(tài)溫升變化關(guān)系，圖6所示為前500ms溫升變化曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種實時測量二極管瞬態(tài)溫升的方法，包括二極管(I)、溫箱(2)、圖示儀(3)、二極管夾具(4)、半導體參數(shù)分析儀(5);溫箱(2)用于對二極管加溫；圖示儀(3)用于給二極管加電流、電壓，顯示I;特性曲線；半導體參數(shù)分析儀(5)用于采集二極管(I)的結(jié)電壓隨時間變化規(guī)律；其特征在于，所述方法還包括以下步驟: 步驟一，將二極管(I)通過導線與圖示儀(3)的二極管夾具(4)相連，并將二極管(I)放入溫箱(2 )內(nèi)，利用溫箱(2 )給二極管(I)加熱； 步驟二，設(shè)置溫箱(2)的初始溫度，使二極管(I)的溫度穩(wěn)定在溫箱(2)設(shè)定的溫度，并保持一段時間，然后給二極管(I)加一脈沖電流，利用圖示儀(3)測試二極管(I)在此溫度下的1-V特性關(guān)系；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管(I)的1-V特性關(guān)系； 步驟三，將測量數(shù)據(jù)繪制成不同溫度下的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，繪制成不同電流下電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線； 步驟五，將二極管(I)通過導線與半導體參數(shù)分析儀(5)相連，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，測得不同電流下電壓隨時間的變化關(guān)系； 步驟六，繪制二極管(I)不同電流下電壓隨時間變化關(guān)系曲線； 步驟七，對應電壓隨溫度變化的關(guān)系曲線和電壓隨時間變化曲線的數(shù)據(jù)，得到二極管(O的結(jié)溫隨時間的變化規(guī)律，即為瞬態(tài)溫升變化關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時測量二極管瞬態(tài)溫升的方法，其特征在于，步驟二所述的脈沖電流為窄脈沖電流。
【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(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)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(yè)大學