一种饱和状态下双极晶体管结温的实时测量方法技术

一种饱和状态下双极晶体管结温的实时测量方法，本发明专利技术涉及半导体器件测试领域。本发明专利技术提供恒定的基极电压和恒定的集电极电流，使双极晶体管工作在饱和区条件下，测出基极电流Ibe和集电极电流Ice，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，Vbe为基极电压，Vce为集电极电压；利用数值分析中的插值计算做出电流、功率和温度对应关系的结温库，根据测量的基极电流和总功率即可在结温库中得出对应的结温。测出双极晶体管工作在饱和区时的结温，测量方法简单准确，利用插值计算做出结温库后，只需测出基极电流和计算出总功率，在结温库中就可以找到对应的结温。无需测试电流和工作电流的切换，消除开关造成的延迟而导致结温测量不准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件测试领域，主要应用于双极晶体管工作在饱和区时结温的实时测量。
技术介绍
晶体管的结温是制约晶体管可靠性的重要参数，因此精确测量出晶体管的结温具有重要意义。李霁红、曹颖及张德骏等人发表了“结温可控的稳态工作寿命实验方法研究”，采用了工作电流和测量电流瞬态交替的方法，通过测量电流来测量结温，此方法中工作电流和测量电流切换会造成延迟，导致结温发生极大的变化，测量结果不准确。朱阳军和苗庆海等人发表了“半导体功率器件结温的实时测量和在线测量”，选择恒定集电极电压VCE和恒定发射极电流IE条件下，测量电压VBE随温度线性变化的本地数据而测出结温。此测量方法能测量出双极晶体管工作在放大区时的结温，不能准确的测量双极晶体管工作在饱和区时的结温。本专利技术结温实时测量方法可以测量双极晶体管工作在饱和区的结温，温敏参数选择基极电流，做出了电流-功率-温度的三维图像，并且测量过程中无需工作电流和测量电流的切换，工作电流即测量电流，避免了开关延迟造成测量不准确。
技术实现思路
本专利技术在提供恒定的基极电压和恒定的集电极电流，使双极晶体管工作在饱和区条件下，测出基极电流Ibe和集电极电流Ice，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，Vbe为基极电压，Vce为集电极电压；利用数值分析中的插值计算做出电流、功率和温度对应关系的结温库，根据测量的基极电流和总功率即可在结温库中得出对应的结温。本专利技术采用的技术方案如下：采用电学参数法，温敏参数选基极电流Ibe，在基极一端加脉冲电压，集电极一端加脉冲电流，发射极一端接地，使双极晶体管工作在饱和区，不同温度下测量器件的基极电流Ibe和集电极电压Vce，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，绘出基极电流与温度关系曲线，总功率与温度关系曲线，电流、功率和温度的三维关系图像。利用插值计算，根据测量的数据，做出电流、功率和温度对应关系的结温库，只需测出基极电流，算出总功率，即可在结温库中得到器件对应的结温。一种双极晶体管工作在饱和区时的结温实时测量方法，实现该测量方法的系统包括双极晶体管器件1、温箱2、测量仪3、器件夹具4，双极晶体管器件1设置在温箱2内，双极晶体管器件1与器件夹具4连接，器件夹具4与测量仪3连接。温箱2用于给双极晶体管器件1加温；测量仪3用于给双极晶体管器件1加脉冲电压和脉冲电流，并测出基极电流和集电极电压。本专利技术的特征在于，该方法还包括以下步骤：步骤一，将双极晶体管器件1用导线与器件夹具4和测量仪3连接起来，并放在温箱2中。步骤二，设定温箱2的初始温度，使双极晶体管器件1的温度稳定在温箱2的初始温度，并保持一段时间后，利用测量仪3给基极加脉冲电压，集电极加脉冲电流，使晶体管工作在饱和区，测出此温度下的基极电流和集电极电压。按一定的步长逐步改变温箱2的温度，测出不同温度下基极电流和集电极电压。步骤三，根据测量的基极电流和温度的数据，绘出电流-温度曲线。步骤四，根据计算的总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice和温度数据，绘出功率-温度曲线。步骤五，根据电流，功率和温度数据，绘出电流-功率-温度三维图像。步骤六，根据测量的数据，利用插值计算方法，做出电流-功率-温度关系的结温库。本专利技术的有益效果是：可以测出双极晶体管工作在饱和区时的结温，测量方法简单准确，利用插值计算做出结温库后，只需测出基极电流和计算出总功率，在结温库中就可以找到对应的结温。无需测试电流和工作电流的切换，消除开关造成的延迟而导致结温测量不准确。附图说明图1为本专利技术所涉及的测试装置示意图，图2为电流-温度关系曲线；图3为电流-功率-温度三维图像。图中：1-双极晶体管器件，2-温箱，3-测量仪，4-器件夹具；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行更详细的说明。本专利技术所涉及的测试装置如图1所示。测量所选用的双极晶体管是2N3055。测量使用的测量仪是B1500。实时测量双极晶体管结温的详细步骤如下：步骤一，将双极晶体管器件1通过导线与器件夹具4和测量仪3连接，在室温(30℃)下，通过测试仪3给基极一端加脉冲电压0.8V，集电极一端加脉冲电流100mA，使晶体管工作在饱和区，测出基极电流Ibe和集电极电压Vce。步骤二，将双极晶体管器件1通过导线与器件夹具4和测量仪3连接，放在温箱2中，设定温箱的初始温度为50℃，设定温箱2的步长为10℃，每次提高10℃，即测试温度为50℃、60℃、....、100℃。保持一段时间后，给基极一端加脉冲电压0.8V，集电极一端加脉冲电流100mA，测出基极电流Ibe和集电极电压Vce。步骤三，根据测量的基极电流和温度的数据，绘出电流-温度曲线。步骤四，根据计算的总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice和温度数据，绘出功率-温度曲线。步骤五，根据电流，功率和温度数据，绘出电流-功率-温度三维图像。步骤六，根据测量的数据，利用插值计算方法，做出电流-功率-温度关系的结温库。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饱和状态下双极晶体管结温的实时测量方法，其特征在于：本方法提供恒定的基极电压和恒定的集电极电流，使双极晶体管工作在饱和区条件下，测出基极电流Ibe和集电极电流Ice，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，Vbe为基极电压，Vce为集电极电压；利用数值分析中的插值计算做出电流、功率和温度对应关系的结温库，根据测量的基极电流和总功率即可在结温库中得出对应的结温；采用电学参数法，温敏参数选基极电流Ibe，在基极一端加脉冲电压，集电极一端加脉冲电流，发射极一端接地，使双极晶体管工作在饱和区，不同温度下测量器件的基极电流Ibe和集电极电压Vce，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，绘出基极电流与温度关系曲线，总功率与温度关系曲线，电流、功率和温度的三维关系图像；利用插值计算，根据测量的数据，做出电流、功率和温度对应关系的结温库，只需测出基极电流，算出总功率，即可在结温库中得到器件对应的结温；实现该测量方法的系统包括双极晶体管器件(1)、温箱(2)、测量仪(3)、器件夹具(4)，双极晶体管器件(1)设置在温箱(2)内，双极晶体管器件(1)与器件夹具(4)连接，器件夹具(4)与测量仪(3)连接；温箱(2)用于给双极晶体管器件(1)加温；测量仪(3)用于给双极晶体管器件(1)加脉冲电压和脉冲电流，并测出基极电流和集电极电压。...

【技术特征摘要】
1.一种饱和状态下双极晶体管结温的实时测量方法，其特征在于：本方法提供恒定的基极电压和恒定的集电极电流，使双极晶体管工作在饱和区条件下，测出基极电流Ibe和集电极电流Ice，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，Vbe为基极电压，Vce为集电极电压；利用数值分析中的插值计算做出电流、功率和温度对应关系的结温库，根据测量的基极电流和总功率即可在结温库中得出对应的结温；采用电学参数法，温敏参数选基极电流Ibe，在基极一端加脉冲电压，集电极一端加脉冲电流，发射极一端接地，使双极晶体管工作在饱和区，不同温度下测量器件的基极电流Ibe和集电极电压Vce，计算出总功率P＝Vbe*Ibe+Vce*Ice，绘出基极电流与温度关系曲线，总功率与温度关系曲线，电流、功率和温度的三维关系图像；利用插值计算，根据测量的数据，做出电流、功率和温度对应关系的结温库，只需测出基极电流，算出总功率，即可在结温库中得到器件对应的结温；实现该测量方法的系统包括双极晶体管器件(1)、温箱(2)、测量仪(3)、器件夹具(4)，双极晶体管器件(1)设置在温箱(2)内，双极晶体管器件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春生，丁嫣，姜舶洋，苏雅，冯士维，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11