CN102944824A - 一种整流二极管瞬态高温反向漏电流的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，属于半导体器件测试领域。所述方法先测试同规格同批号的一个整流二极管的热敏校准曲线；然后结合热敏校准曲线确定并记录整流二极管随时间变化的结温，绘制整流二极管的降温曲线，计算所述二极管PN结在测试温度点处的降温斜率，并用于计算后续步骤中恒压源从输出反向电压到电流表测试反向漏电流的最大延迟时间。最后，恒压源给被测整流二极管提供反向工作偏压，并根据上述步骤得到的参数确定测试温度，通过电流表读取该测试温度下的反向漏电流。采用上述测试方法，不仅能实现整流二极管大批量在线连续测试，提高了产品的使用性能，而且该测试方法操作简单，测试精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件的测试方法，特别一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法。
背景技术
整流二极管是一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。整流二极管的反向漏电流是指，施加规定反向电压时流过整流二极管的总传导电流。因为反向漏电流会随温度的升高而增大，如果使用高温漏电流较大的整流二极管则存在一定的安全隐患，所以高温下，整流二极管高温反向漏电流的测试是非常必要的。
现有技术是将整流二极管放入烘箱中，如图1所示，加热到设定的温度，并给整流二极管加反向偏压，测试稳态下反向漏电流，上述方法因为需要将各个整流二极管都放入烘箱进行加热，再在稳态下一一进行测试，一般仅适用于实验室测试评估，无法在大批量生产过程中实现整流二极管瞬态高温反向漏电流的在线筛选测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于在大批量生产过程中，在线测试整流二极管在某个测试温度点的瞬态高温反向漏电流的方法，通过整流二极管瞬态高温反向漏电流测试，剔除高温漏电流较大的器件，提高整流二极管的安全性。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：
一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，包括以下步骤：
a. 首先确定同规格同批次的被测整流二极管热敏电压与温度的关系：将一个被测整流二极管置于烘箱内，烘箱温度至少设定3个不同的温度点，各个温度点到达热平衡后，设置在烘箱外的恒流源向被测整流二极管输出一个1~10mA的正向电流，同时用并联在被测整流二极管两端的毫伏电压表读取该温度点整流二极管的正向电压，绘制热敏校准曲线；
b. 测试电路连接：取一个与被测整流二极管同规格同批次的整流二极管，整流二极管的两端分别并联恒流源和恒压源，其中恒流源提供正向电流，正向电压由并联在整流二极管两端的毫伏电压表读取；恒压源提供反向电压，反向电流由串联在恒压源和整流二极管之间的电流表读取；正向电流测试与反向电压测试的转换分别通过电路开关控制；
c．单次测试：调节上述步骤b中恒流源大小，使其输出1~30A的正向电流，对整流二极管持续加热1~25ms，当整流二极管的结温到达100~200℃时，恒流源停止输出加热电流，但继续提供一个1~10mA的小电流，此时，整流二极管开始自然散热；从毫伏电压表读取正向电压，结合热敏校准曲线确定并记录整流二极管随时间变化的结温，绘制整流二极管的降温曲线，计算在测试温度点处的降温斜率，得到从高于测试温度5~10℃的温度点到测试温度点的时间间隔，以此得到从输出反向电压到电流表测试反向漏电流的延迟时间；
d．在线连续测试：恒流源再次提供与步骤c中相同大小、相同时间的加热电流，随后输出1~10mA的小电流用于监控整流二极管的结温，当整流二极管到达高于测试温度点5~10℃的温度时，正向电流测试电路转换成反向电压测试电路，恒压源提供给被测整流二极管额定反向工作偏压，并通过电流表读取该测试温度下的反向漏电流。
在上述步骤a中，烘箱温度范围为25℃~150℃，一般每升高25℃设置一个温度点。
在上述步骤c中，恒流源输出的1~30A的加热电流必须小于等于整流二极管的最大正向浪涌电流，加热时间必须大于等于测试正向浪涌电流时的脉冲时间。
在上述步骤d中，测试瞬态高温反向漏电流时，整流二极管的瞬态结温由热敏校准曲线中对应1~10mA测试电流下的热敏电压确定。
上述测试方法中，为便于大批量在线连续测试，单次测试确定PN结降温斜率后，在线连续测试时不需要测试其余同批次同规格的整流二极管PN结的降温斜率。
采用上述整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，与现有测试技术相比有以下优点：
1. 实现了整流二极管在高温工作条件下的瞬态反向漏电流的测试；
2. 实现了整流二极管参数大批量在线测试，能实时监控不同结温时的反向漏电流，提高了产品的使用性能；
3. 该测试方法操作简单，测试精度高。
附图说明
图1是现有技术整流二极管稳态高温反向漏电流的测试方法示意图；
图2是本发明整流二极管热敏校准曲线的测试方法示意图；
图3是本发明整流二极管瞬态高温反向漏电流的测试方法示意图；
图4是实施例1整流二极管的热敏校准曲线；
图5是实施例1整流二极管PN结的降温曲线；
图6是实施例2整流二极管的热敏校准曲线；
图7是实施例2整流二极管PN结的降温曲线；
图8是实施例3整流二极管的热敏校准曲线；
图9是实施例3整流二极管PN结的降温曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的描述。
实施例1：
测试1A 1500V整流二极管在测试温度点150℃的反向漏电流，包括如下步骤：
a. 首先确定同规格同批次的被测整流二极管3热敏电压与温度的关系：如图2所示，将一个被测整流二极管3置于烘箱4内，烘箱4温度从25℃开始设定，依次设置25℃、50℃、75℃、100℃、125℃和150℃6个温度点。设置在烘箱4外的恒流源1向被测整流二极管3输出一个4mA的正向电流，同时用并联在被测整流二极管3两端的毫伏电压表2读取该温度点整流二极管3的正向电压，绘制热敏校准曲线，如图4所示；
b. 测试电路连接：如图3所示，取与步骤a中被测整流二极管3同规格同批次的整流二极管3，整流二极管3的两端分别并联恒流源1和恒压源5，其中恒流源1提供正向电流，正向电压由并联在整流二极管3两端的毫伏电压表2读取，恒压源5提供反向电压，反向电流由串联在恒压源5和整流二极管3之间的电流表6读取，正向电流测试与反向电压测试的转换分别通过电路开关7和开关8控制；
c．单次测试：闭合开关8，调节上述步骤b中恒流源1大小，使其输出20A的正向电流，对整流二极管3持续加热20ms，使整流二极管3的结温到达200℃，恒流源1停止输出加热电流，但继续提供一个4mA的小电流，此时，整流二极管3开始自然散热；从毫伏电压表2读取正向电压，结合步骤a中的热敏校准曲线确定并记录整流二极管3随时间变化的结温，绘制整流二极管3的降温曲线，如图5所示，计算所述二极管3PN结在测试温度点150℃处的降温斜率。在本步骤中，恒流源1输出的20A的加热电流必须小于等于整流二极管3的最大正向浪涌电流，加热时间20ms必须大于等于测试正向浪涌电流时的脉冲时间；通过降温曲线得到从160℃降温到150℃的时间间隔为2ms，则设定恒压源5从输出反向电压到电流表6测试反向漏电流的延迟时间为2ms；
d．在线连续测试：恒流源1再次提供与步骤c中相同大小、相同时间的加热电流，随后输出4mA的小电流用于监控整流二极管3的结温，当整流二极管3到达温度160℃时，断开开关8，闭合开关7，正向电流测试电路转换成反向电压测试电路，恒压源5提供给被测整流二极管3额定反向工作偏压1500V，并通过电流表6读取150℃下的反向漏电流。在本步骤中，测试瞬态高温反向漏电流时，整流二极管3的瞬态结温由热敏校准曲线中对应4mA测试电流下的热敏电压确定。
上述测试方法中，为便于大批量在线连续测试，单次测试确定PN结降温斜率后，连续测试时不需要测试其余同批次同规格的整流二极管3PN结的降温斜率。
实施例2：
测试0.5A 800V整流二极管在测试温度点100℃的反向漏电流，包括如下步骤：
a. 首先确定同规格同批次的被测整流二极管3热敏电压与温度的关系：如图2所示，将一个被测整流二极管3置于烘箱4内，烘箱4温度依次设置50℃、75℃、100℃和125℃4个温度点。设置在烘箱4外的恒流源1向被测整流二极管3输出一个1mA的正向电流，同时用并联在被测整流二极管3两端的毫伏电压表2读取该温度点整流二极管3的正向电压，绘制热敏校准曲线，如图6所示；
b. 测试电路连接：如图3所示，取与步骤a中的被测整流二极管3同规格同批次的整流二极管3，整流二极管3的两端分别并联恒流源1和恒压源5，其中恒流源1提供正向电流，正向电压由并联在整流二极管3两端的毫伏电压表2读取，恒压源5提供反向电压，反向电流由串联在恒压源5和整流二极管3之间的电流表6读取，正向电流测试与反向电压测试的转换分别通过电路开关7和开关8控制；
c．单次测试：闭合开关8，调节上述步骤b中恒流源1大小，使其输出17A的正向电流，对整流二极管3持续加热15ms，使整流二极管3的结温到达140℃，恒流源1停止输出加热电流，但继续提供一个1mA的小电流，此时，整流二极管3开始自然散热；从毫伏电压表2读取正向电压，结合热敏校准曲线确定并记录整流二极管3随时间变化的结温，绘制整流二极管3的降温曲线，如图7所示，计算所述二极管3PN结在100℃处的降温斜率。在本步骤中，恒流源1输出的15A的加热电流必须小于等于整流二极管3的最大正向浪涌电流，加热时间18ms必须大于等于测试正向浪涌电流时的脉冲时间，通过降温曲线得到从110℃降温到100℃的时间间隔为3ms，则设定恒压源5从输出反向电压到电流表6测试反向漏电流的延迟时间为3ms；
d．在线连续测试：恒流源1再次提供与步骤c中相同大小、相同时间的加热电流，随后输出1mA的小电流用于监控整流二极管3的工作结温，当整流二极管3到达温度110℃时，断开开关8，闭合开关7，正向电流测试电路转换成反向电压测试电路，恒压源5提供给被测整流二极管3额定反向工作偏压800V，并通过电流表6读取100℃下的反向漏电流。在本步骤中，测试瞬态高温反向漏电流时，整流二极管3的瞬态工作结温由热敏校准曲线中对应1mA测试电流下的热敏电压确定。
上述测试方法中，为便于大批量在线连续测试，单次测试确定PN结降温斜率后，连续测试时不需要测试其余同批次同规格的整流二极管3PN结的降温斜率。
实施例3：
测试2A 400V整流二极管在75℃高温下的反向漏电流，包括如下步骤：
a. 首先确定同规格同批次的被测整流二极管3热敏电压与温度的关系：如图2所示，将一个被测整流二极管3置于烘箱4内，烘箱4温度依次设置25℃、75℃和125℃3个温度点。设置在烘箱4外的恒流源1向被测整流二极管3输出一个10mA的正向电流，同时用并联在被测整流二极管3两端的毫伏电压表2读取该温度点整流二极管3的正向电压，绘制热敏校准曲线，如图8所示；
b. 测试电路连接：取与步骤a中，被测整流二极管3同规格同批次的整流二极管3，整流二极管3的两端分别并联恒流源1和恒压源5，其中恒流源1提供正向电流，正向电压由并联在整流二极管3两端的毫伏电压表2读取，恒压源5提供反向电压，反向电流由串联在恒压源5和整流二极管3之间的电流表6读取，正向电流测试与反向电压测试的转换分别通过电路开关7和开关8控制；
c．单次测试：闭合开关8，调节上述步骤b中恒流源1大小，使其输出15A的正向电流，对整流二极管3持续加热14ms，使整流二极管3的结温到达115℃，恒流源1停止输出加热电流，但继续提供一个10mA的小电流，此时，整流二极管3开始自然散热；从毫伏电压表2读取正向电压，结合热敏校准曲线确定并记录整流二极管3随时间变化的结温，绘制整流二极管3的降温曲线，如图9所示，计算所述二极管3PN结在测试温度点75℃处的降温斜率。在本步骤中，恒流源1输出的10A的加热电流必须小于整流二极管3的最大正向浪涌电流，加热时间14ms必须大于测试正向浪涌电流时的脉冲时间，通过降温曲线得到从80℃降温到75℃的时间间隔为3ms，则设定恒压源5从输出反向电压到电流表6测试反向漏电流的延迟时间为3ms；
d．在线连续测试：恒流源1再次提供与步骤c中相同大小、相同时间的加热电流，随后输出10mA的小电流用于监控整流二极管3的工作结温，当整流二极管3到达温度80℃时，断开开关8，闭合开关7，正向电流测试电路转换成反向电压测试电路，恒压源5提供给被测整流二极管3额定反向工作偏压400V，并通过电流表6读取75℃下的反向漏电流。在本步骤中，测试瞬态高温反向漏电流时，整流二极管3的瞬态工作结温由热敏校准曲线中对应10mA测试电流下的热敏电压确定。
上述测试方法中，为便于大批量在线连续测试，单次测试确定PN结降温斜率后，连续测试时不需要测试其余同批次同规格的整流二极管3PN结的降温斜率。
以上对本发明作了详细说明，不能认为本发明的保护范围仅局限于上述实施方式。如果与本发明权利要求的技术方案没有产生本质上的区别，对上述实施方式的推演或替换仍然被视为在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
a. 首先确定同规格同批次的被测整流二极管热敏电压与温度的关系：将一个被测整流二极管置于烘箱内，烘箱温度至少设定3个不同的温度点，各个温度点到达热平衡后，设置在烘箱外的恒流源向被测整流二极管输出一个1~10mA的正向电流，同时用并联在被测整流二极管两端的毫伏电压表读取该温度点整流二极管的正向电压，绘制热敏校准曲线；
b. 测试电路连接：取一个与步骤a中被测整流二极管同规格同批次的整流二极管，整流二极管的两端分别并联恒流源和恒压源，其中恒流源提供正向电流，正向电压由并联在整流二极管两端的毫伏电压表读取；恒压源提供反向电压，反向电流由串联在恒压源和整流二极管之间的电流表读取；正向电流测试与反向电压测试的转换分别通过电路开关控制；
c．单次测试：调节上述步骤b中恒流源大小，使其输出1~30A的正向电流，对整流二极管持续加热1~25ms，当整流二极管的结温到达100~200℃时，恒流源停止输出加热电流，但继续提供一个1~10mA的小电流，此时，整流二极管开始自然散热；从毫伏电压表读取正向电压，结合热敏校准曲线确定并记录整流二极管随时间变化的结温，绘制整流二极管的降温曲线，计算在测试温度点处的降温斜率，得到从高于测试温度5~10℃的温度点到测试温度点的时间间隔，以此得到从输出反向电压到电流表测试反向漏电流的最大延迟时间；
d．在线连续测试：恒流源再次提供与步骤c中相同大小、相同时间的加热电流，随后输出1~10mA的小电流用于监控整流二极管的结温，当整流二极管到达高于测试温度点5~10℃的温度时，正向电流测试电路转换成反向电压测试电路，恒压源提供给被测整流二极管额定反向工作偏压，并通过电流表读取该测试温度下的反向漏电流。
2.如权利要求1所述的一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，其特征在于：在上述步骤a中，烘箱温度范围为25℃~150℃，每升高25℃设置一个温度点。
3.如权利要求1所述的一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，其特征在于：在上述步骤c中，恒流源输出的1~30A的加热电流小于等于整流二极管的最大正向浪涌电流，加热时间大于等于测试正向浪涌电流时的脉冲时间。
4.如权利要求1所述的一种整流二极管的瞬态高温反向漏电流的测试方法，其特征在于：在上述步骤d中，测试瞬态高温反向漏电流时，整流二极管的瞬态结温由热敏校准曲线中对应1~10mA测试电流下的热敏电压确定。
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