专利名称：一种半导体功率器件的热阻测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体功率器件的热阻测试仪，属于半导体器件性能测试领 域，特别是一种多功能一体化的半导体功率器件热阻测试仪。
背景技术：
功率半导体器件的热阻是器件性能参数的重要指标，热阻反映了器件的散热能 力。功率器件热可靠性主要以热阻形式表现，热阻的定义如下热阻的物理学定义是在热流 方向上形成的温差与该路径上传递的热功率之比。其计算公式为θ^= (Ta-Tb)/Pab对半导体器件而言，Ta 一般是芯片的结区温度即Ir Tb为参考点温度，根据测试要 求，可以为封装的外壳温度Τ。或环境温度Ta。对功率器件，最常用的热阻是结到封装外壳的热阻θ JC Qjc= (Tj-Tc)/Ph上式中Ph为被测器件的加热功率。半导体器件的PN结在正向恒流偏置的作用下，其结温与正向偏压基本呈线性对 应关系，一般约为-0. 5°C /mV,此值K为热校准系数，即热敏参数电压的温度系数。器件的 热敏参数电压变化量乘以其热校准系数即得其结温变化。标准中对测试方法规定的较为详 细。因此，给器件施加一定的加热功率，通过器件中PN结正向电压的变化量即可确定器件 加热前后结温的变化，除以加热功率即可推算出器件热阻，热阻计算公式为θ JC = K · AVm/PH(°C /W)式中，Vm为热敏参数电压，Ph为加热功率。由于PN结在恒流偏置下正向电压随温度变化基本是线性的。其热校准系数可用 如下方法求得禾Ij用恒温控制平台控制和测量被测管壳温度，分别在低温和高温测得两点热敏参 数电压与对应管座温度。利用热敏参数PN结正向电压差与温差求得温度系数K= Δ T/ Δ Vm(T) 单位为 °c /mV因此θ JC = Δ T · Δ Vm/ ( Δ Vm(T) · ΡΗ)现有技术中，采用的半导体功率器件的热阻测试仪只能分别对二极管、双极晶体 管、和场效应管等分立器件进行单独热阻测试，不能满足采用一台热阻仪测试所有分立器 件的需求，这样就增加了测试成本，而且多台热阻仪携带起来不方便，针对这一问题，需要 对热阻测试仪电路结构进行改进。
发明内容本实用新型为解决由于热阻测试仪只能测量单类型的器件热阻导致的测试成本 高和携带不便的技术问题，设计了一种半导体功率器件的热阻测试仪，通过在热阻测试仪 中增设插件接口电路和开关转换电路，使单台热阻测试仪能够实现对不同类型的功率半导体器件进行热阻测试。本实用新型为实现发明目的采用的技术方案是，一种半导体功率器件的热阻测试 仪，电路结构中包括带有配套管理程序的CPU、设有测试恒流源、加热恒流源、加热电压源的 热阻测试电路、以及采集被测器件端电压和壳温的热阻测试参数采集电路，上述的热阻测 试仪的电路结构中增设连接被测器件的插件接口电路以及开关转换电路，CPU借助插件接 口电路(4)中的编码电路采集被测器件引脚信息、解码计算处理后输出控制信号至开关转 换电路的受控端，开关转换电路借助继电器的触点吸合分别将测试恒流源、加热恒流源或 加热电压源接入被测器件的测试端。本实用新型的关键是，通过在热阻测试仪中增设插件接口电路和热阻测试电路中 各个子电路的开关转换电路，借助插件接口电路识别被测器件类型，由开关转换电路切换 相应的测试子电路接入被测器件测试引脚端进行测试，实现了单台热阻测试仪能够对不同 类型的器件进行热阻测试，本实用新型除可以测试二极管、双极晶体管和MOSFET外，还可 以测试三端稳压集成电路，大大扩展了可测器件的类型，节约了测试成本。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型的电路原理框图。图2是本实用新型中继电器执行电路的一个具体实施例。图3是本实用新型中插件接口电路原理图。图中，1代表CPU，2代表热阻测试电路，3代表测试热阻参数采集电路，4代表插件 接口电路，5代表被测器件，6代表开关转换电路，2-1代表测试恒流源，2-2代表加热恒流 源，2-3代表加热电压源，R1、R2、R3、R4代表电阻、Dl代表二极管，Ql代表晶体管，K代表继 电器。
具体实施方式
参看图1，一种半导体功率器件的热阻测试仪，电路结构中包括带有配套管理程序 的CPU1、设有测试恒流源2-1、加热恒流源2-2、加热电压源2-3的热阻测试电路2、以及采 集被测器件5端电压和壳温的热阻测试参数采集电路3，上述的热阻测试仪的电路结构中 增设连接被测器件的插件接口电路4以及开关转换电路6，CPUl借助插件接口电路4中的 编码电路采集被测器件1引脚信息、解码计算处理后输出控制信号至开关转换电路6的受 控端，开关转换电路6借助继电器的触点吸合分别将测试恒流源2-1、加热恒流源2-2或加 热电压源2-3接入被测器件5的测试端。上述的开关转换电路6是由三极管Q1、继电器K和配套电阻元件组成的电流放大 电路，三极管Ql的基极接收CPUl发送的控制信号，集电极通过继电器K的线圈接在工作电 源端，继电器K的触点吸合分别将测试恒流源2-1、加热恒流源2-2、加热电压源2-3接入被 测器件5的测试端。上述的插件接口电路4中的编码电路是一组串联在被测器件5各个引脚端的并联 电阻Rl、R2、R3，CPUl借助电压采集端采集电阻Rl、R2、R3两端的电压并分析处理。在测量半导体功率器件的热阻时，根据热阻计算公式，首先需要确定热敏参数电压的温度系数K，通过施加加热功率时，器件的正向偏压变化推算结温变化。本实用新型的一个具体实施例，将双极晶体管作为被测器件5通过相应插件接口 电路4接入热阻测试仪，CPUl借助插件接口电路4中的编码电路采集被测器件5引脚信息、 解码计算处理后输出控制信号至开关转换电路6，将测试恒流源2-1接入被测器件5的测试 端，向双极晶体管的发射结注入测试恒流，并测得其正向偏压和温度，然后，启动加热恒流 源2-2和加热电压源2-3，在此加热周期，晶体管加热采用共基极方式，在集电极施加加热 电压，在发射极施加加热电流。施加一定的功率后，管芯发热，在去除加热并由一段时间的 延时后，向发射结再次施加测试恒流，测出此时的正向偏压计算出温差。根据热阻计算公式 θ Jc= ΔΤ · ΔVm/(ΔVmm · Ph)测得双极晶体管的热阻。本实用新型测量三端稳压集成电路的一个实施例。三端稳压集成电路主要包括三 端固定输出和三端可调输出两种电路，其中三端固定输出电路包括正压7800和负压7900 两个系列，两系列输出电压分别有5￥、6￥、8￥、抓、12￥、15￥、18￥、24￥等多个分档；三端可调 输出电路包括正压117/217/317和负压137/237/337两个系列。此类电路有三个功能端 分别为输入端、输出端和调整端。本热阻仪可测上述所有三端稳压集成电路。以7800三端稳压集成电路为例，测试原理如下在加热周期被测器件输入端接加 热电压源，输出端接加热恒流源，其加热电压为输入电压与输出电压之差。温度敏感结在输 入与输出端之间。整个测试的关键步骤为测量周期输入端接地，调整端即对地端悬空，对被测器件施加测试电流ΙΜ，测量加 热前、后的温度敏感结电压。加热周期调整端接地，输入端、输出端分别接通加热电压源和加热恒流源，施加加 热电压、加热电流，对被测三端稳压集成电路加热。
权利要求一种半导体功率器件的热阻测试仪，电路结构中包括带有配套管理程序的CPU(1)、设有测试恒流源(2 1)、加热恒流源(2 2)、加热电压源(2 3)的热阻测试电路(2)、以及采集被测器件(5)端电压和壳温的热阻测试参数采集电路(3)，其特征在于所述的热阻测试仪的电路结构中增设连接被测器件的插件接口电路(4)以及开关转换电路(6)，CPU(1)借助插件接口电路(4)中的编码电路采集被测器件(5)引脚信息、解码计算处理后输出控制信号至开关转换电路(6)的受控端，开关转换电路(6)借助继电器的触点吸合分别将测试恒流源(2 1)、加热恒流源(2 2)或加热电压源(2 3)接入被测器件(5)的测试端。
2.根据权利要求1所述的一种半导体功率器件的热阻测试仪，其特征在于所述的开 关转换电路(6)是由三极管(Ql)、继电器(K)和配套电阻元件组成的电流放大电路，三极管 (Ql)的基极接收CPU(I)发送的控制信号，集电极通过继电器(K)的线圈接在工作电源端， 继电器(K)的触点吸合分别将测试恒流源(2-1)、加热恒流源(2-2)、加热电压源(2-3)接 入被测器件(5)的测试端。
3.根据权利要求1所述的一种半导体功率器件的热阻测试仪，其特征在于所述的插 件接口电路⑷中的编码电路是一组串联在被测器件(5)各个引脚端的并联电阻(R1、R2、 R3), CPU(I)借助电压采集端采集电阻(R1、R2、R3)两端的电压并分析处理。
专利摘要一种半导体功率器件的热阻测试仪，解决了由于单台热阻测试仪只能测量单类型的器件热阻的技术问题，采用的技术方案是，电路结构中包括带有配套管理程序的CPU、热阻测试电路、以及热阻测试参数采集电路，上述的热阻测试仪的电路结构中增设插件接口电路以及开关转换电路。本实用新型的关键是，通过在热阻测试仪中增设插件接口电路和开关转换电路，借助插件接口电路识别被测器件类型，由开关转换电路切换相应的测试子电路接入被测器件测试引脚端进行测试，实现了单台热阻测试仪能够对不同类型的器件进行热阻测试，节约了测试成本。
文档编号G01R31/26GK201773168SQ20102052105
公开日2011年3月23日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者吴洪江, 汪江涛, 闫伟, 陈凤霞, 默立冬 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所