孫佳良

【摘要】本文是針對半導體整流器件高溫性能負荷試驗后，如何進行其準確的漏電流測試設備的研制進行簡析。

【關鍵詞】半導體整流器件；高溫性能負荷試驗；漏電流；測試

一、引言

半導體產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，器件高溫特性參數(shù)的質(zhì)量考核是其中的一項重要內(nèi)容。整流器件的高溫性能負荷試驗漏電流測試是例行試驗的一個重要項目，半導體整流二極管高溫性能試驗測試臺是為滿足器件在高溫負荷工作環(huán)境下對反偏漏電流進行測試的需要而設計研制。由于器件試驗過程為高溫環(huán)境下進行，所加試驗條件為全動態(tài)信號測試條件，是在模擬器件的實際工作狀態(tài)下進行的，在交流電路中電壓的大小和方向都隨時間作周期性變化的周波內(nèi)，被試器件正半波加正向電流，負半波加反向峰值電壓，在加有正向電流與反峰電壓的情況下，要完成對反向漏電流的準確測試具有相當難度，原因是所要測試的反向漏電流很?。ㄎ布墸?，任何微小的其他附加疊加干擾都會造成很大的測試誤差。該設備在我廠曾經(jīng)通過外購解決，由杭州某專業(yè)設備生產(chǎn)廠家進行承制，由于不能夠解決其中的技術困擾問題，該公司承制的設備經(jīng)我廠派員現(xiàn)場驗收，不能達到技術要求后放棄并退貨。筆者在該設備的設計研制中，經(jīng)過大量的分析及模擬草臺試驗電路的調(diào)整，最終確定現(xiàn)在采用的總體技術方案，采用正向電流同步關斷控制技術，使正向電流在交流電過零點附近的關斷和導通與所加反向峰值電壓同步，消除疊加影響，使反向漏電流的準確測試得以實現(xiàn)，且具有測試精度高與較高的測試分辯率特點，滿足了生產(chǎn)需要要求。

二、設備機柜的設計

1.設備面板功能的設計

為實現(xiàn)整流二極管的高溫性能負荷漏電流的測試，其設備面板功能包括以下方面內(nèi)容：

（1）正向電流數(shù)字顯示表頭

（2）反峰電壓數(shù)字顯示表頭

（3）漏電流測試顯示表頭

（4）正向壓降顯示表頭

（5）工位顯示及轉(zhuǎn)換部分

2.設備整體機柜的設計

（1）外部結(jié)構的設計

由于整流管的高溫性能測試是在高溫狀態(tài)下進行，為此，設備機柜上應鑲嵌高溫烘箱。機柜的上半部分設計為各項參數(shù)的數(shù)字表頭顯示及工位轉(zhuǎn)換開關，還有強電控制開關；中間左半部分為高溫烘箱部分，右半部分為正向電流均衡調(diào)節(jié)區(qū)；下邊左半部分為正向電流調(diào)節(jié)控制旋鈕，右半部分為反峰電壓調(diào)節(jié)控制旋鈕。為考慮設備的整體散熱效果，機柜的左、右兩側(cè)蓋板加開條形通風孔，并可拆卸。機柜的后面板為開兩扇對開門，以方便維修使用。機柜的底部安裝四個大腳輪，便于設備的整體移動。

（2）內(nèi)部結(jié)構的設計

機柜的下面部分安裝功率變壓器、功率調(diào)壓器及可控硅等器件。高溫烘箱的后面部分開對接槽，并安裝對接座，以便產(chǎn)品放置于烘箱內(nèi)與設備供電線路的連接。機柜的中間安裝4層隔板，用于安裝各工位試驗線路元器件及線路布局。

三、控制電路的設計

1.正向電流和反峰電壓的加載

利用交流電具有過零點的特性，對二極管正半周加上正向電流（平均值）的同時，負半周加上反向峰值電壓，考核被測試管在高溫工作狀態(tài)下的反向漏電流特性。該設備設計為通過單向可控硅進行觸發(fā)及關斷來實現(xiàn)，其輸出波形如圖1所示。

圖1

2.供電電源的設計

該設備需要四組5V數(shù)字顯示表頭供電電源，一組+15V和一組-15V同步關斷控制部分供電電源和一組80V可控硅觸發(fā)電源。電路圖如圖2所示。

3.同步控制電路的設計

該設備設計采用了正向電流同步關斷控制技術，使正向電流在交流電過零點附近的關斷和導通與所加反向峰值電壓同步，有效的解決了附加疊加影響，使反向漏電流測試精度較高。電路圖如圖3所示。

4.主回路原理圖的設計

（1）強電開關具有斷電保護功能，當試驗過程因各種原因發(fā)生斷電后自動斷電，在電源恢復后設備不會開機，只有當試驗員發(fā)現(xiàn)并將所加試驗條件全部降為零位時，重新開機試驗，以防止被試驗器件受到?jīng)_擊而損害。

（2）主回路分為正向電流供電單元及反峰電壓供電單元。

（3）可控硅觸發(fā)電源供電。電路圖如圖4所示。

圖4

5.主回路電路圖的設計

該設備具有45路相同回路線路設計，能同時滿足45只被試器件進行試驗和測試，每路具有正、反向隔離及各參數(shù)測試取樣電路設計；具有正向電流均衡調(diào)節(jié)，用于微調(diào)各測試工位的正向電流IF，使其每個測試工位的電流值一致，共有45個工位。電路圖如圖5所示。

圖1

6.工位檢測電路

該設備具有正向電流、反向峰值電壓、漏電流及正向壓降檢測回路，用于進行各工位被試器件的參數(shù)檢測。

圖1

四、達到的技術效果

1.試驗線路：

采用50Hz交流動態(tài)信號，其中正半周為正向?qū)顟B(tài)，負半周為反向高壓偏置狀態(tài)，無其他異常的振蕩頻率。

2.設備功能：

該設備滿足各種封裝整流器件進行高溫性能漏電流測試使用。

3.技術參數(shù)：

正向電流IF：0～5A（平均值）連續(xù)可調(diào)。

160o≤導通角≤180o

反向電壓VR：0～1500V（峰值）連續(xù)可調(diào)。

誤差精度：≤±2%

反向漏電流IR：0～2000uA

分辨率：1uA。

4.試驗容量：

整機共設計為45個工位，可同時供45支器件（剛好為一批次產(chǎn)品抽樣數(shù)）做高溫反向漏電流測試需要。

五、材料的選擇

在設備的研制過程中，筆者查閱了大量的資料，對元器件的相關知識得以深入的了解，對線路應用技術得以靈活應用是設計好該設備控制電路的前提。對元器件的透徹了解和應用，才能更好的解決制造、調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象。在設計的最初，各個元器件的選擇非常重要。例如：隔離二極管的選擇，除應選擇電流電壓符合要求外，應選擇漏電流應盡可能小的器件；可控硅的選擇不僅要選擇電流、電壓應符合要求，還有其導通角也要符合要求，從而根據(jù)其觸發(fā)電流而設計觸發(fā)電路。

六、結(jié)束語

千里之堤，潰于蟻穴，每一個小小的失誤都有可能引起設備在通電調(diào)試過程中出現(xiàn)各種異常現(xiàn)象，該設備從最初電路圖的設計、材料清單計劃、元器件的選擇，還有機柜結(jié)構的設計加工都十分關鍵。主回路變壓器、調(diào)壓器的位置擺放也十分關鍵，在線路連接及調(diào)試過程中可能會出現(xiàn)各種各樣的現(xiàn)象，要充分應用線路知識，通過元器件或線路消除制造過程中的各種問題，從而制造出更精確、測試精度較高、滿足試驗要求的測試臺。筆者在設計、制造、調(diào)試全過程中，在原器件的選購、安裝、測試及制造過程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象的解決都本著嚴謹、科學的態(tài)度，精益求精的精神，認真的分析其中的不足，分析其中的問題所在，這樣才使該設備得以設計更合理。

參考文獻

[1]電路設計技術與技巧[M].李秦華編著.

[2]電子技能基礎[M].王港元編著.

[3]應用電子技術[M].王增福編著.