CN115825683A - 一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法及其电路 - Google Patents

Abstract

一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法及其电路，属于半导体分立器件领域。所述方法包括：根据半导体分立器件的特性设计器件老化电路模块，在器件老化电路模块与电源的连接通路中设置恒流限流电路，在器件老化电路与电源的连接通路中设置器件老化状况显示电路，在器件老化电路与电源的连接通路中设置电流流向控制电路，通过电源极性对调即可改变流经器件的电流方向。所述电路包括：正电源、负电源、正向恒流模块、负向恒流模块、正向导通模块、反向导通模块、正向显示模块、反向显示模块、电路模块，按电路原理结构进行连接。解决现有半导体分立器件高温反偏老化采用保险管造成的可靠性问题。广泛应用于半导体分立器件的高温反偏老化领域。

Description

一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法及其电路

技术领域

本发明属于半导体分立器件领域，进一步来说涉及半导体分立器件测试领域，具体来说，涉及一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法及其电路。

背景技术

目前半导体分立器件高温反偏老化工艺中普遍采用保险管对老化电路进行保护，其保护原理是当老化电路中的半导体分立器件出现异常时大电流通过保险管将保险丝熔断达到保护器件避免进一步损伤的目的。

原有技术缺陷主要如下：

a.反应速度慢：保险管需要一定的时间进行能量积累才会熔断，在这段时间内存在较大的电流通过半导体器件，过大的电流会进一步损坏器件。

b.效率低：每次老化前需对每只保险管进行单独检测，以保证保险管未失效。

c.可靠性差：保险管长时间使用后通电能力下降，存在老化过程中正常状态下保险丝熔断导致半导体器件未能进行全时段老化，导致无效老化。

d.无自检能力：半导体器件接入后在上机老化前电路中存在虚接触的风险，需接入专用老化设备中检查，操作复杂、设备要求高。

e.无自保护能力：存在电源设备异常或操作人员误操作风险。当电源设备异常或操作人员误操作(如电压输入过高)时，会导致过大电流通过保险管进入半导体器件，此时无论保险管是熔断，均会导致半导体器件损伤或烧毁。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决现有半导体分立器件高温反偏老化工艺中采用保险管对老化电路进行保护而造成的过程可靠性问题。

为此，本发明提供一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法，具体方法如下：

(1)根据半导体分立器件的特性设计器件老化电路模块。

(2)在器件老化电路模块与电源的连接通路中，设置恒流限流电路，代替传统的保险管，提高反应速度。

(3)在器件老化电路与电源的连接通路中，设置器件老化状况显示电路，根据器件在老化过程中质量的变化状况，进行不同的显示，提高过程直观监测能力，所述显示包括声音或视觉感观。

(4)在器件老化电路与电源的连接通路中，设置电流流向控制电路，对双向或多向器件的各向功能进行老化测试。

(5)器件老化电路模块通过恒流限流电路、器件老化状况显示电路，极性对称地连接到正电源与负电源(包括地)之间，通过电源极性对调即可改变流经器件的电流方向。

采用所述一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法设计的电路，如图1所示。包括：正电源、负电源(含接地)、正向恒流模块、负向恒流模块、正向导通模块、反向导通模块、正向显示模块、反向显示模块、电路模块(含待测器件)。

所述正电源与正向恒流模块的正极连接，正向恒流模块的负极与正向显示模块的正极连接，正向显示模块的负极与电路模块设定的连接端连接。

所述正电源与反向导通模块的负端连接，反向导通模块的正端正向显示模块的负端连接。

所述负电源与反向恒流模块的正极连接，反向恒流模块的负极与反向显示模块的正极连接，反向显示模块的负极与电路模块设定的连接端连接。

所述负电源与正向导通模块的负端连接，正向导通模块的正端与反向显示模块的负端连接。

所述负电源与正电源可根据待测器件的双向极性对调。

本发明的技术效果如下：

(1)提高电流超出额定电流的反应速度：反应速度由恒流模块的响应速度决定，可将电路保护反应时间提高到ns级，实现保护无延时。

(2)具备自检能力，同时提高效率：通电后通过显示模块的显示状态判断电路是否工作正常判断电路是否存在虚焊、虚接触等问题。

(3)提高可靠性：全部电路中无保险丝，避免保险丝老化导致的无效老化的风险。

(4)具备自保护能力：采用恒流设计技术，当误操作导致电压过高时恒流保护工作，保证不会有大电流通过半导体器件，保护半导体器件不会受到损伤。

(5)具备容错功能，当设备异常或操作人员误操作时，恒流模块保护功能开启，保护电路中的器件不会由于电压过高损伤或烧毁。

(6)老化过程可直观监测，老化过程中可直接通过显示模块的显示状态判断器件老化状态是否正常，老化过程易于实时监测。

本发明技术效果：

本发明应用于半导体分立器件(如TVS阵列、二极管、三极管、MOSFET、IGBT等)的高温反偏老化筛选技术领域。

附图说明

图1为可靠性试验原理框图结构示意图。

图2为单元电路单向电流流向示意图。

图3为单元电路双向电流流向示意图。

图4为单向瞬态电压抑制二极管高温反偏试验结构示意图。

图5为双向瞬态电压抑制二极管高温反偏试验结构示意图。

图6为MOSFET管高温反偏试验结构示意图。

图7为IGBT管高温反偏试验结构示意图。

图8为三极管高温反偏试验结构示意图。

具体实施方式

如图1-8所示，以单向瞬态电压抑制二极管、双向瞬态电压抑制二极管、单向TVS阵列、双向TVS阵列、MOSFET管、IGBT管、三极管的高温反偏试验为例，所述一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法及其电路，具体实施方式如下：

正电源为直流电源VCC，负电源接地GND，正向恒流模块和负向恒流模块采用恒流二极管，正向导通模块和反向导通模块采用整流二极管，正向显示模块和反向显示模块采用LED发光电极管，电路模块为相关连接线、待测器件夹具及待测器件。

如图2所示，恒流二极管Q1的正极与整流二极管D1的负极、单元电路的Port1端连接，恒流二极管Q1的负极与LED发光电极管D3的正极连接，LED发光电极管D3的负极与整流二极管D1的正极、待测器件的一端连接；待测器件的另一端与整流二极管D2的正极、LED发光电极管D4的负极连接，LED发光电极管D4的正极与恒流二极管Q2的负极连接，恒流二极管Q2的正极与整流二极管D2的负极、单元电路的Port2端连接。

如图3所示，当单元电路的Port1端接正电源VCC，Port2端接地时，电流从左向右流动；当单元电路的Port2端接正电源VCC，Port1端接地时，电流从右向左流动。对过电源接口的对调，即可实现电流方向的转换。

同样的电路连接原理：

如图4所示，为单向瞬态电压抑制二极管高温反偏试验结构示意图。

如图5所示，为双向瞬态电压抑制二极管高温反偏试验结构示意图。

如图6所示，为MOSFET管高温反偏试验结构示意图。

如图7所示，为IGBT管高温反偏试验结构示意图。

如图8所示，为三极管高温反偏试验结构示意图。

对于多路阵列器件的高温反偏试验，将若干个单元电路并联在一起，即可实现多路阵列器件的高温反偏试验。

最后应说明的是：上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，本发明包括但不限于以上实施例，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡符合本发明要求的实施方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法，其特征在于，具体方法如下：

(1)根据半导体分立器件的特性设计器件老化电路模块；

(2)在器件老化电路模块与电源的连接通路中，设置恒流限流电路，代替传统的保险管，提高反应速度；

(3)在器件老化电路与电源的连接通路中，设置器件老化状况显示电路，根据器件在老化过程中质量的变化状况，进行不同的显示，提高过程直观监测能力，所述显示包括声音或视觉感观；

(4)在器件老化电路与电源的连接通路中，设置电流流向控制电路，对双向或多向器件的各向功能进行老化测试；

(5)器件老化电路模块通过恒流限流电路、器件老化状况显示电路，极性对称地连接到正电源与负电源或地之间，通过电源极性对调即可改变流经器件的电流方向；

所述负电源包括地。

2.如权利要求1所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，包括：正电源、负电源、正向恒流模块、负向恒流模块、正向导通模块、反向导通模块、正向显示模块、反向显示模块、电路模块；

所述正电源与正向恒流模块的正极连接，正向恒流模块的负极与正向显示模块的正极连接，正向显示模块的负极与电路模块设定的连接端连接；

所述正电源与反向导通模块的负端连接，反向导通模块的正端正向显示模块的负端连接；

所述负电源与反向恒流模块的正极连接，反向恒流模块的负极与反向显示模块的正极连接，反向显示模块的负极与电路模块设定的连接端连接；

所述负电源与正向导通模块的负端连接，正向导通模块的正端与反向显示模块的负端连接；

所述负电源与正电源可根据待测器件的双向极性对调；

所述电路模块包含待测器件。

3.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，所述正电源为直流电源，负电源接地。

4.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，所述正向恒流模块和负向恒流模块采用恒流二极管。

5.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，所述正向导通模块和反向导通模块采用整流二极管。

6.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，所述电路模块为相关连接线、待测器件夹具及待测器件。

7.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，具体电路为：

恒流二极管Q1的正极与整流二极管D1的负极、单元电路的Port1端连接，恒流二极管Q1的负极与LED发光电极管D3的正极连接，LED发光电极管D3的负极与整流二极管D1的正极、待测器件的一端连接；待测器件的另一端与整流二极管D2的正极、LED发光电极管D4的负极连接，LED发光电极管D4的正极与恒流二极管Q2的负极连接，恒流二极管Q2的正极与整流二极管D2的负极、单元电路的Port2端连接。

8.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，通过对电源接口的对调，即可实现电流方向的转换。

9.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，对于多路阵列器件的高温反偏试验，将若干个单元电路并联在一起，即可实现多路阵列器件的高温反偏试验。

10.如权利要求2所述的一种半导体分立器件可靠性试验电路设计方法的电路，其特征在于，所述待测器件为：单向瞬态电压抑制二极管、双向瞬态电压抑制二极管、单向TVS阵列、双向TVS阵列、MOSFET管、IGBT管或三极管。

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