CN101825681B - 一种双极型晶体管电流放大系数测量方法 - Google Patents

一种双极型晶体管电流放大系数测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双极型晶体管电流放大系数测量方法，在探针卡上的探针中选取用于测试的测试探针；将所述测试探针与测试机连接，通过导线将所述探针卡上每个相同测试探针所对应的探针连接点和测试机连接点连接，所述导线直线连接所述探针连接点和所述测试机连接点，无交错缠绕；将所述测试探针接触所述双极型晶体管的发射极和集电极；通过所述测试机和探针卡向所述双极型晶体管的发射极E和集电极C施加电压，所述测试机实时测得在施加于发射极E的各个电压值下的发射极电流IE、集电极电流IC和基极电流IB，通过得到的集电极电流IC和基极电流IB得到电流放大系数β。本发明方法可准确测量到电流放大系数较大的双极型晶体管的电流放大系数值。

Description

一种双极型晶体管电流放大系数测量方法
技术领域
本发明涉及集成电路测试领域，特别涉及一种双极型晶体管电流放大系数测量方法。
背景技术
双极型晶体管由于其具有体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高等优点已广泛用于广播、电视、通信、雷达、电子计算机、自动控制装置、电子仪器、家用电器等各个领域。
双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。图1是NPN型双极型晶体管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成。从图1可见，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结，三条引线分别称为发射极E、基极B和集电极C。当B点电位高于E点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于B点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源EC要高于基极电源EB。当发射结正偏时，发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向反方各扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流IE。由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流IC，只剩下很少(1-10％)的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源EB重新补给，从而形成了基极电流IB。根据电流连续性原理得：IE＝IB+IC这就是说，在基极补充一个很小的IB，就可以在集电极上得到一个较大的IC，这就是所谓电流放大作用，IC与IB是维持一定的比例关系的，即：β1＝IC/IB，式中β1称为直流放大倍数。集电极电流的变化量ΔIC与基极电流的变化量ΔIB之比为：β＝ΔIC/ΔIB，式中β称为交流电流放大倍数。由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，统称为电流放大系数β。
现有技术中往往将测量电流放大系数β作为判断双极型晶体管是否有缺陷的标准之一。但对于电流放大系数较大的双极型晶体管，如硅锗双极型晶体管，通过现有技术使用探针卡测量其电流放大系数β时往往会得到错误的结果。图2为通过现有技术测得的NPN双极型晶体管β与IE关系曲线图。对于通过其他多种方式确认不具有缺陷的电流放大系数较大的双极型晶体管，通常其发射极电流IE越大，其电流放大系数β应该越小。但采用现有技术的方法通过探针卡测量前述无缺陷的双极型晶体管的电流放大系数β时，如图2所示，往往会得到随着其上发射极电流IE越大电流放大系数β越大的错误数据，影响通过电流放大系数β对该晶体管是否有缺陷进行准确的判断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双极型晶体管电流放大系数测量方法，以解决现有技术的电流放大系数测量方法在测量电流放大系数较大的双极型晶体管的电流放大系数时往往会得到错误的结果的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双极型晶体管电流放大系数测量方法，包括以下步骤：
在探针卡上的探针中选取用于测试的测试探针；
将所述测试探针与测试机连接，通过导线将所述探针卡上每个相同测试探针所对应的探针连接点和测试机连接点连接，所述导线直线连接所述探针连接点和所述测试机连接点，无交错缠绕；
将所述测试探针接触所述双极型晶体管的发射极和集电极；
通过所述测试机向所述探针卡上的所述测试探针施加电压，所述测试探针进而向所述双极型晶体管的发射极E和集电极C分别施加电流和电压，施加于集电极C的电压为固定值，而施加于发射极E的电流则随时间逐渐增加，与此同时所述测试机实时测得在施加于发射极E的各个电流值下的集电极电流IC和基极电流IB，通过得到的集电极电流IC和基极电流IB得到电流放大系数β。
可选的，所述探针卡的基板采用陶瓷基板。
本发明提供的双极型晶体管电流放大系数测量方法可准确测量到电流放大系数较大的双极型晶体管的电流放大系数值，从而可对该晶体管是否有缺陷进行准确的判断。
附图说明
图1是NPN型双极型晶体管的结构图；
图2为通过现有技术测得的NPN双极型晶体管β与IE关系曲线图；
图3为现有技术所采用的探针卡的结构示意图；
图4为本发明方法所采用的探针卡的结构示意图；
图5为通过本发明方法测得的NPN硅锗双极型晶体管β与IE关系曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供的双极型晶体管电流放大系数测量方法可利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
现有技术在测量双极型晶体管电流放大系数时，将探针卡上的探针接触双极型晶体管的发射极E和集电极C，与此同时，将双极型晶体管的衬底接地，探针卡上的探针不接触双极型晶体管的基极B，将探针卡与测试机相连。测试时测试机向探针卡上的探针施加电压，探针进而向双极型晶体管上的发射极E和集电极C分别施加电流和电压，双极型晶体管的基极B未被施加电压。施加于集电极C的电压为固定值，而施加于发射极E端的电流则随时间逐渐增加，与此同时测试机实时测得在施加于发射极E端的各个电压值下的集电极电流IC和基极电流IB，通过得到的集电极电流IC和基极电流IB计算出电流放大系数β，通过得到的电流放大系数β值来判断该晶体管是否具有缺陷。
请参看图3，图3为现有技术所采用的探针卡的结构示意图。如图3所示，现有技术中所采用的探针卡通常包括基板100和设置于所述基板100上探针区101内的探针，在所述基板100上每个探针都对应设置有一个探针连接点102，所述探针连接点102同与其对应的探针连接。同时，探针区101内的每个探针还对应设置有测试机连接点103，用于与测试机连接。现有技术中，在进行测试前，首先在探针区101的探针中选择用于测试的测试探针，用导线104将探针卡上与测试探针对应的探针连接点102和测试机连接点103连接，同时将与测试探针对应的测试机连接点103和测试机连接，进而使探针卡上的测试探针分别与双极型晶体管的发射极E和集电极C接触，通过测试机向发射极E和集电极C分别施加电流和电压，开始测试晶体管的电流放大系数β。但现有技术中所使用的探针卡上，用于将测试探针对应的探针连接点102和测试机连接点103连接的导线104通常会比较长，导线104长度长于探针连接点102和测试机连接点103间的距离较多，使得导线104交错在一起分布于探针卡上。纠结在一起的导线104产生电磁感应现象，引起随意电流的出现而导致不能准确测得晶体管的电流放大系数β。
请参看图4，图4为本发明方法所采用的探针卡的结构示意图。如图4所示，为解决上述问题，本发明的双极型晶体管电流放大系数测量方法中采用的探针卡与现有技术所采用的探针卡的不同之处在于，本发明方法所采用的探针卡确保通过导线204直线连接同一测试探针所对应的探针连接点202和测试机连接点203，导线204无交错缠绕，同时探针卡的基板200采用陶瓷基板，以确保导线204间不会产生电磁感应现象影响到测量的电流放大系数β的准确性。
本发明方法中，在探针卡上探针区201内的探针中选择用于测试的测试探针，用导线204将探针卡上与测试探针对应的探针连接点202和测试机连接点203连接，该导线204的长度与同一测试探针对应的探针连接点202和测试机连接点203间的距离相当，故同一导线204上及不同导线204间不会存在交错缠绕现象。同时将与测试探针对应的测试机连接点203和测试机连接，进而使探针卡上的测试探针分别与双极型晶体管的发射极E和集电极C接触，通过测试机向发射极E和集电极C施加电压，与此同时，将双极型晶体管的衬底接地，探针卡上的探针不接触双极型晶体管的基极B。测试时，测试机向探针卡上的探针施加电压，探针进而向双极型晶体管上的发射极E和集电极C分别施加电流和电压，双极型晶体管的基极B未被施加电压。施加于集电极C的电压为固定值，而施加于发射极E的电流则随时间逐渐增加，与此同时测试机实时测得在施加于发射极E的各个电流值下的集电极电流IC和基极电流IB，通过得到的集电极电流IC和基极电流IB计算出电流放大系数β，通过得到的电流放大系数β值来判断该晶体管是否具有缺陷。
作为一种更具体的实施例，采用本发明方法测量硅锗双极型晶体管的电流放大系数β时，将所述硅锗双极型晶体管的衬底接地，通过如图4所示的探针卡向所述硅锗双极型晶体管的集电极C施加1v的恒定电压，向其发射极E施加随时间逐渐增加的电流，施加的发射极电流IE由72uA逐渐增大至2.5mA，同时通过测试机实时测得的集电极电流IC和基极电流IB计算出电流放大系数β，最终得到如图5所示的NPN硅锗双极型晶体管β与IE关系曲线图。如图5所示，采用本发明方法最终测得的电流放大系数β值随IE的增大而减小，可准确测量到电流放大系数较大的双极型晶体管的电流放大系数β值，从而可对该晶体管是否有缺陷进行准确的判断。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种双极型晶体管电流放大系数测量方法，包括以下步骤：
在探针卡上的探针中选取用于测试的测试探针；
将所述测试探针与测试机连接，通过导线将所述探针卡上每个相同测试探针所对应的探针连接点和测试机连接点连接，所述导线直线连接所述探针连接点和所述测试机连接点，无交错缠绕；
将所述测试探针接触所述双极型晶体管的发射极E和集电极C；
通过所述测试机向所述探针卡上的所述测试探针施加电压，所述测试探针进而向所述双极型晶体管的发射极E和集电极C分别施加电流和电压，施加于集电极C的电压为固定值，而施加于发射极E的电流则随时间逐渐增加，与此同时所述测试机实时测得在施加于发射极E的各个电流值下的集电极电流IC和基极电流IB，通过得到的集电极电流IC和基极电流IB得到电流放大系数β。
2.如权利要求1所述的双极型晶体管电流放大系数测量方法，其特征在于，所述探针卡的基板采用陶瓷基板。
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