CN101986167A - 一种三极管快捷识别分档的方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用单一测试座，通过电子装置自动翻转测量电压极性并有指示装置例如LED灯指示测量所得类型及BETA值参数范围。测量结果可进一步上传至办公计算机，从而自动生成流水作业单，方便存档备查。本发明中NPN型与PNP型被测三极管共用一个测试座，测试座包含插孔与表面电极两种形式，可分别用于测试TO-92插装或SOT-23贴装三极管。无论是插装或贴装三极管，测试样品均无需焊接。本发明自动识别类型并判读BETA值范围，提高了生产效率，提高了抽样率，成为ISO管理产品可追溯性的重要组成部分。

Description

一种三极管快捷识别分档的方法

技术领域

本发明属于计算机网络技术领域，涉及一种实现一体化网络寻呼机制的方法与系统。

背景技术

现代常用小信号低功率三极管分为NPN、PNP两种类型。从封装形式上可分为JEDEC TO-92插装、EIA SOT-23贴装等。三极管很重要的一个技术参数是静态BETA值。例如NPN型TO-92插装三极管9013其BETA值大约在40-300范围内。因为BETA值范围宽，所以实际设计中常常分为例如40-79、80-120、121-300不同的档次，分别适合不同的电路功能。

在很多情况下例如加工生产型企业购买到大量三极管后，很重要的第一步是希望快速判断其类型及BETA值是否在设计要求的范围之内，而并不关心参数具体是多少。例如设计要求NPN型TO-92插装三极管9013、BETA值在80至120范围内，都视为合格品。但因三极管封装体积极小，外表标识文字极小、模糊而且常常是简写如G1，各生产厂家定义的简写规则各不相同。对快速判断其品牌型号、识别其类型造成极大不便，肉眼更是无法判读其BETA值的范围。

现有万用表因缺少夹具，测量SOT-23贴装三极管很不方便。目前很多生产质检部门是采用焊接引线插入万用表的测量孔的方法，这极有可能因焊接而破坏了电参数(如ESD)，这种有损测量方法效率低，抽样率大大降低。而且测量结果无法保存，不方便形成生产工单备查。万用表的NPN与PNP测量插座是分开的，需要分别尝试，所有这些都造成使用不便。

发明内容

本发明的目的是通过抽查测试样品而快捷判断一批小信号低功率三极管是否为满足设计要求的合格品，而并不关注参数具体是多少。

本发明采用如下的技术方案：

将基准电压通过限流电阻施加到被测三极管的基极、集电极或发射极。三极管的基极电压、集电极电压分别接到处理器的A/D模数转换通道。处理器通过A/D采样数据初步判断数据的合理性，并据此决定调整测量电压极性，即通过一个测量电压极性自动翻转装置给被测三极管施加不同方向的偏置电压并再次判断A/D数据的合理性，从而推算出被测三极管的类型。三极管类型确定之后，可进一步测量其BETA值。

利用电压极性自动翻转装置，处理器识别被测三极管的类型的方法是：首先处理器控制信号输出低电平、施加NPN偏置电压，如测得集电极电压与施加的NPN偏置电压相等，则判断被测三级管不是NPN类型；然后处理器控制信号输出高电平、施加PNP偏置电压，若测得集电极压与施加的PNP偏置电压相等，则判断被测三级管不是PNP类型；若以上两步结论都是否，则判断被测三极管已损伤或者不是小信号低功率三极管或者根本就不是三极管。

处理器将测量所得BETA值与事先设定的合格品参数范围比较，将测试结论一方面通过声光快速简洁指示是否合格，另一方面将测量数据通过RS232电平转换后送至上位办公计算机。根据需要，在办公计算机上可以图形表格形式统计显示数据并存档备查。

所述基极电阻、集电极电阻为数字可调式，可通过处理器在40R-10053R范围内以323R为步长调整，从而选择合适的阻值，提高测量结果精度。

本发明还设计有外围辅助电路，用于校准电路误差等。

本发明适合常见小信号低功率三极管，能自动识别类型并判读BETA值范围，提高了生产效率，提高了抽样率，成为ISO管理产品可追溯性的重要组成部分。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1为测试原理图；

图2为偏置电压极性示意图。

附图标记：

1-测试座；2-偏转电压极性反转装置。

具体实施方式

目前大多数半导体生产厂家都遵循JEDEC或EIA有关半导体封装尺寸的国际标准，因此三极管测试座的尺寸规格是可以确定的，如图2中的测试座1。但不同厂家生产的TO-92插装三极管的三个电极布局可能相差180度，而SOT-23贴装电极布局都遵循约定的统一标准。测试座1有三个插孔用于安装TO-92插装被测三极管，另有第四个插孔为了将TO-92插装被测三极管掉转180度安装方便而设。

测试座1中还有三个表面贴装电极，用于安装SOT-23贴装被测三极管。测试座电极可利用金属导体加工成型或利用标准FR4电路板按普通电路绘制而成。本发明采用了电路板绘制出TO-92插装、SOT-23贴装电路的方法。为了设计简单化，将插装三极管的三个电极与贴装三极管的三个电极分别并联在一起，所以无论三极管的电极如何布局，最终从测试座引出来的仅有三个电极即基极B、发射极E、集电极C。

另外，在测试座旁边设计一个接地的静电释放圆盘，被测三极管首先被放置在静电释放圆盘上，再移至测试座，并通过简单夹具例如铅笔等非金属物体轻轻将被测三极管临时压紧在测试座即可开始测量。

在本实施例中定义基极偏置电压VBP为2.04V，发射极或集电极偏置电压VDP为4.53V。以上两种偏置电压之差的绝对值小于国际标准中定义的基极-发射极击穿电压5V-6V，所以本发明测试电压无论是正向施加还是反向施加，都不会损伤被测三极管。

为了在识别过程中增加灵活性，基极偏置电压VBP的输出受到处理器的直接控制。如图2所示，当处理器控制信号ENA_VBP为低电平时，VBP输出呈高阻状态，与此同时，被测三极管基极通过一个MOS管导通接地。当处理器控制信号ENA_VBP为高电平时，VBP正常输出，与此同时，对应的MOS管截止。偏置电压VBP正常施加到被测三极管基极。

测量不同类型的三极管时，不仅需要施加一定的偏置电压而且电压方向也必须正确。而从测试座引出的三个电极，虽然电极定义明确，但三极管类型并不明确或者说发射极的方向并不明确。本发明电压极性自动翻转装置选用了一款双刀双掷继电器，处理器通过一个低或高电平信号来控制继电器动作，实现电压极性翻转。在加电初始化后，处理器控制信号LNPN_HPNP输出低电平，继电器触点接通NPN类型偏置电压并施加到被测三极管，如图2中实线所示。当处理器控制信号输出高电平时，继电器触点接通PNP类型偏置电压并施加到被测三极管，如图2中虚线所示。如果NPN偏置电压施加到PNP三极管或PNP偏置电压施加到NPN三极管，因反向截止，集电极电压测得电压值理论上与施加的标准偏置电压相等。

利用电压极性自动翻转装置，处理器识别被测三极管的类型的方法是：首先处理器控制信号LNPN_HPNP输出低电平、施加NPN偏置电压，如测得集电极电压VCS与施加的NPN偏置电压VDP相等，则判断被测三级管不是NPN类型。然后处理器控制信号输出高电平、施加PNP偏置电压，如测得集电极压VCS与施加的PNP偏置电压VDP相等，则判断被测三级管不是PNP类型。若以上两步结论都是否，则被测三极管已损伤或者不是小信号低功率三极管或者根本就不是三极管。

对于TO-92插装与SOT-23贴装，其测试步骤完全一样，下面仅以SOT-23贴装为例说明测试过程及步骤。为了提高准确性，在测量过程中采用了剔除最大、最小值、多值求平均值的方法。本发明选用的数字式可调电阻范围是40R-10053R、步长323R，步长计数N＝0，1，2...31。

现有一不明类型的SOT-23封装三极管安置在测试座上，结合图1，介绍测试步骤如下：

A0：首先尝试NPN类型

A1：识别被测三极管类型时，理想状态下，希望被测三极管要么正向导通饱和，要么反向截止。所以基极限流电阻RB可取极限值如40R。处理器控制基极数字式集电极电阻N＝0即RB＝40R。处理器控制信号ENA_VBP输出高电平，施加VBP偏置电压。

A2：处理器极性翻转控制信号LNPN_HPNP输出低电平。处理器控制集电极数字式电阻依次为1009R、2301R、5208R、7469R、10053R，每次测得一个集电极电压，五次集电极电压中剔除最大、最小值，剩余三值求平均值，该平均值作为最终结果表示集电极电压值Vc2r3m。如果Vc2r3m＝VDP，则被测三极管不是NPN类型，跳接B0。

A3：由A2知被测三极管为NPN类型。处理器控制集电极数字式电阻为5208R固定不变。控制基极数字式电阻依次为1009R、2301R、5208R、7469R、10053R，每次各测得基极电压Vbi、集电极电压Vci，i＝1，2，3，4，5。计算BETAi＝Vci/Vbi，五个BETAi值中，剔除最大、最小值，剩余三值求平均值最为最终结果记为BETA。

A4：处理器将BETA值与预先存储的下限BETAmin、上限BETAmax进行比较，如果BETAmin＜＝BETA＜＝BETAmax成立，则点亮合格LED灯，测量结果通过串口送至办公计算机。如果前述条件不成立，则点亮次品LED灯，测量结果通过串口送至办公计算机。跳接A0开始下一个测试样品。

B0：尝试PNP类型

B1：识别被测三极管类型时，理想状态下，希望被测三极管要么正向导通饱和，要么反向截止。所以基极限流电阻RB可取极限值如40R。处理器控制基极数字式集电极电阻N＝0即RB＝40R。处理器控制信号ENA_VBP输出低电平，令被测三极管基极通过MOS管接地。

B2：处理器极性翻转控制信号LNPN_HPNP输出高电平。处理器控制集电极数字式电阻依次为1009R、2301R、5208R、7469R、10053R，每次测得一个集电极电压，五次集电极电压中剔除最大、最小值，剩余三值求平均值，该平均值作为最终结果表示集电极电压值Vc2r3m。如果Vc2r3m＝VDP，则被测三极管不是PNP类型，跳接C0。

B3：由B2知被测三极管为PNP类型。处理器控制集电极数字式电阻为5208R固定不变。控制基极数字式电阻依次为1009R、2301R、5208R、7469R、10053R，每次各测得基极电压Vbi、集电极电压Vci，i＝1，2，3，4，5。计算BETAi＝Vci/Vbi，五个BETAi值中，剔除最大、最小值，剩余三值求平均值最为最终结果记为BETA。

B4：处理器将BETA值与预先存储的上限BETAmax、下限BETAmin比较，如果BETAmin＜＝BETA＜＝BETAmax成立，则点亮合格LED灯，测量结果通过串口送至办公计算机。如果前述条件不成立，则点亮次品LED灯，测量结果通过串口送至办公计算机。跳接A0开始下一个测试样品。

C0：最后给出尝试结论

被测三极管已损坏或者不是小信号低功率三极管或者根本就不是三极管(例如是双-二极管)。点亮错误LED灯。测量结果通过串口送至办公计算机。跳接A0开始下一个测试样品。

重复上述过程直至完成抽样测试。

预先定义的类型及对应的参数范围BETAmin、BETAmax是根据产品设计要求确定的。产品设计参数确定后，可以通过软件定义形式保存在处理器内备用，这称为静态方式。或者通过办公计算机动态地将参数传输给处理器使用。动态方式适合一款测量装置配置不同的参数从而用于筛选多种三极管规格。

在上述测试过程中，耗时较多的步骤是A/D变换。在最坏情况下(实际为PNP型却从缺省NPN开始尝试测量)，需要A/D测量次数：5+5+(1+1)*5＝20次，已知每个A/D变换耗时最长2.44uS。亦即识别一个被测三极管主要耗时最大20*2.44＝48.8uS。再加上其它控制开销，可在毫秒级完成测量。此外本发明无需焊接电极引线、无需尝试不同的测试插座，可见是一种快捷识别分档的新方法。

Claims (4)

1.一种三极管快捷识别分档的方法，其特征在于，将基准电压通过限流电阻施加到被测三极管的基极、集电极或发射极；三极管的基极电压、集电极电压分别接到处理器的A/D模数转换通道，处理器通过A/D采样数据初步判断数据的合理性；

所述处理器利用电压极性自动翻转装置识别被测三极管的类型：首先处理器控制信号输出低电平、施加NPN偏置电压，如测得集电极电压与施加的NPN偏置电压相等，则判断被测三级管不是NPN类型；然后处理器控制信号输出高电平、施加PNP偏置电压，若测得集电极压与施加的PNP偏置电压相等，则判断被测三级管不是PNP类型；若以上两步结论都是否，则判断被测三极管已损伤或者不是小信号低功率三极管或者根本就不是三极管。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基极电阻、集电极电阻为数字可调式，可通过处理器在40R-10053R范围内以323R为步长调整。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理器将所测BETA值与事先设定的合格品参数范围比较，测试结论通过生成声光信号指示是否合格，并通过RS232电平转换后送至上位办公计算机。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述上位办公计算机上使用图形表格形式统计显示数据并存档备查。