一种二极管热阻测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种二极管热阻测量装置，所述测量装置采用同步快速采样单元，在设定的较高的温度值下，被测二极管结温升高可以忽略时，快速测量被测二极管两端电压幅值；并通过控制单元和加热/制冷单元控制被测二极管PN结的温度，得到稳定条件下被测二极管结温和外界参考环境温度(或散热通道参考点温度)之差值，同时测出引起被测二极管结温升高的输入电功率，即可计算出被测二极管的热阻。本实用新型专利技术的二极管热阻测量装置，能够实现二极管热阻的精确测量，测量简单快速，操作方便，稳定性好。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种二极管热阻测量装置
本技术属于半导体器件测量领域，尤其是指一种二极管热阻测量装置。
技术介绍
二极管在工作过程中会产生大量的热，致使PN结处温度升高，从而影响二极管的工作性能和使用寿命，因此在二极管的结构设计中，其散热性质是必须考虑的一个重要因素。二极管的热阻即表示二极管散发热量的能力。准确测量二极管热阻对改进二极管的封装和散热设计有着重要参考意义，有助于二极管实现快速地发展和更为广泛地应用。根据封装二极管内部结构，当器件内部产生热量后，热量通过PN结，散热壳、基板、热沉扩散到外部环境，参考图1。 T1-Tx依据热阻定义计算二极管热阻公式为、="^jl-Tj为二极管结温，Tx为散热通道参考点温度，其散热通道参考点温度可以是被测二极管散热壳、基板、热沉或周围的环境某一点温度等，Pj为引起被测二极管结温升高的耗散功率。目前一般的热阻测试技术为I、确定温度敏感参数在保持测试电流Im相同的情况下，测量两次不同结温下的正向偏置电压，得到温度敏感参数K= H οII、测量结温变化量在保持参考环境温度不变的条件下，用与步骤I中相同的测试电流I M导通二极管，测得此时的两端电压V1,然后切换到加热电流IH，测得平衡下的加热电压Vh，再迅速切回到测试电流IM，测得两端电压V3。根据步骤I中计算的温度敏感参数 K和正向电压的变化可以得到结温的变化ΔΤ」=AVfXK,其中，AVf = N「N j0III、二极管耗散功率引起二极管结温升高的耗散功率h = Ph= IhXVh,对于发光二极管，其发光功率1\可以通过光度测量单元测量求出，得到引起二极管结温升高的耗散功率 Pj = IhX Vh-Plοτ -T ATIV、计算热阻-.Rejx =-L—2L = —L，即可得到热阻值。iJiJ对于上述测量技术，在计算温度敏感参数中，假设二极管正向偏置电压和结温的变化呈线性关系的，但实际中不同的二极管，由于设备工艺和制造过程的不同，其正向电压和结温在变化过程中都存在很大的不稳定性，其线性假设需要验证；另外，在测试过程中， 假设参考环境温度一直保持不变，而在实际测量过程中，由于二极管发热耗散，对其附件的环境温度会有一定影响；此外，在电流切换过程中为防止二极管结温冷却，要求电流切换时间极短，一般在数微秒之间，对测量设备会有较高的要求，而且存在很大的不稳定性，复现性不理想，测试精度不够准确。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本技术旨在提供一种简单、快速、稳定性较好、精度较高的二极管热阻测量装置。本技术所述的一种二极管热阻测量装置，包括温控装置、测试平台、电流源、 电压采集装置和控制单元，其特征在于，所述的温控装置控制被测二极管的环境温度和散热通道参考点温度，所述的测试平台放置在温控装置中，被测二极管与测试平台良好接触， 并与给被测二极管持续施加恒定电流的电流源、测量被测二极管两端电压的电压采集装置电连接；所述的温控装置、电流源、电压采集装置均与在测试过程中改变二极管环境温度或散热通道参考点温度并同步获取二极管两端电压的控制单元电连接。在测量过程中，控制单元控制温控装置将测试平台和被测二极管的温度控制到T1 值，达到热平衡后，控制单元控制电流源给被测二极管快速施加幅值为Ip的电流，同时在被测二极管的结温升高可以忽略时，控制单元控制电压采集装置快速测量被测二极管两端所产生的电压的幅值，记为Vfi ；控制单元控制电流源给被测二极管持续施加电流大小为Ip 的直流电流，通过温控装置改变测试平台和被测二极管所处的环境温度或被测二极管散热壳温度，直至在热平衡条件下被测二极管两端电压为Vfi值，并记此时被测二极管所处的环境温度或散热壳温度为T2 ；控制单元根据T1, T2之温度值和引起被测二极管结温升高的输入电功率，计算得出被测二极管的热阻。上述的二极管热阻测量装置，通过电压采集装置同步快速二极管两端采集电压得出了在电流Ip下，被测二极管两端电压为Vfi值，对应的PN结温度为T1 ；通过控制单元对两端电压的监控，当被测二极管PN结两端电压再次达到Vfi值时，依据二极管PN结温度和PN 结电压的对应关系，得出被测二极管PN结温度为T1值，测得此时的环境或散热通道参考点温度T2，就可直接得到稳定条件下的被测二极管PN结和环境(外界环境或被测二极管散热通道某一参考点)的温度差值。本技术的二极管热阻测量装置，从二极管热阻的定义出发，通过直接测量二极管PN结和环境的温度差值，不但简化了测量过程和设备，而且测量的结果精确。所述电流Ip可以是快速上升沿而后恒定输出的电流；也可以是具有一定占空比的脉冲电流，如，脉冲长度为0. 5 5μ S，占空比为1%。。前者能够比较方便地监测被测二极管的正向电压以及光学参数，而后者能够保证在被测二极管不产生自加热(或结温上升可以忽略)。但两种情况都要求在施加电流时、被测二极管的结温升高可以忽略的时间内快速测量被测二极管两端电压。所述电流Ip的大小根据被测二极管的额定电流大小而定，这样在测量过程中，无需再改变电流的大小，减小了测量过程中电流变换引起的误差，而且对于不同的二极管，可以自行设置相应的电流 ρ，能满足不同场合的要求。上述的一种二极管热阻测量装置，所述测试平台可以是带有热沉和正负引脚的二极管夹具，用于固定二极管并散发热量，也可以是放置二极管的硅油槽，便于改变和控制二极管PN结温度。上述的一种二极管热阻测量装置，所述温控装置包括加热/制冷单元和温度监视器，在测量过程中，控制单元根据测量的二极管两端电压值控制加热/制冷单元进行加热或制冷；温度监视器即时监测被测二极管所处的环境温度或被测二极管散热通道参考点温度，温度监视器设置有多通道温度探头，可根据需要探测不同参考点的温度，例如所述测量的T2值可以是被测二极管散热壳、热沉或二极管封装管壳某一参考点的温度。通过测量不同参考点的温度来建立一个被测二极管散热的空间温度场，就得到被测二极管在散热过程中PN结与不同参考点的温度差值，从而可以分析被测二极管的主要热阻构成以及二极管器件的封装散热特性。上述的一种二极管热阻测量装置，电压采集装置设有外部触发端口和同步快速采样单元，所述外部触发端口接收控制单元发送的同步触发信号来启动测量，同步快速采样单元快速采集被测二极管两端电压数据并反馈至完成电压数据的分析处理的控制单元。在对被测二极管快速施加幅值为Ip的电流过程中，同步快速采集被测二极管两端电压随时间的变化波形，控制单元将被测二极管两端电压波形进行有效放大，根据放大后的电压峰值附近波形数据分析确定Vfi值，其中采集的电压波形图由显示系统实时显示，所述显示系统可以是计算机显示屏也可以是示波器。准确测量电流Ip所对应的二极管两端电压是测量的难点，测量时间过短则电流还没达到Ip值，测量时间过长，被测二极管会产生自加热引起结温升高，两种情况都会造成测量值偏小。本技术的测量装置，采用同步快速采样的方式测量被测二极管在启动过程中的两端电压值，并通过对电压波形的放大分析，可直接、准确地得到与电流Ip对应的两端电压Vfi值。上述的一种二极管热阻测量装置，同步快速采样单元在对被测二极管快速施加幅值为Ip的电流过程中，电压采集装置同步快速采集流过被测二极管的电流和被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种二极管热阻测量装置，包括温控装置（１）、测试平台（２）、电流源（３）、电压采集装置（４）、控制单元（５），其特征在于，所述的温控装置（１）控制被测二极管（６）的环境温度和散热通道参考点温度，所述的测试平台（２）放置在温控装置（１）中，被测二极管（６）与测试平台（２）良好接触，并与给被测二极管（６）持续施加电流的电流源（３）、测量被测二极管（６）两端电压的电压采集装置（４）电连接；所述的温控装置（１）、电流源（３）、电压采集装置（４）均与在测试过程中改变二极管（６）环境温度或散热通道参考点温度并同步获取二极管（６）两端电压的控制单元（５）电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，
申请(专利权)人：杭州远方光电信息股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86