新型自动化热电效应测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型自动化热电效应测试系统及方法。该系统集成多种信号发生模块，包括传输线脉冲发生装置、长脉冲发生装置和AC信号发生装置；集成多种热电效应检测模块，包括温度控制与监测装置、IV检测装置、CV检测装置、红外成像装置。该系统集成多种信号发生模块和多种热电效应检测模块，多种信号发生模块利用传输线系统产生100ps到100ns范围内脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲电压幅度灵活可调的冲击脉冲，或者由信号发生器产生长脉冲或AC信号，满足多种元器件测试需求。多种热电效应检测模块具备多种热电效应检测手段，包括热电效应测试中温度、IV、CV、红外参数的检测。是具备自动化特点的半导体元器件热电效应测试系统。

New automatic thermoelectric effect test system and method

The invention discloses a new automatic thermoelectric effect testing system and method. The integration of multiple signal module of the system, including the transmission line pulse generator, pulse generator and AC signal generator; integrated thermoelectric effect detection module, including temperature control and monitoring devices, IV detection and CV detection device, infrared imaging device. The integration of multiple signal generation module and a variety of thermoelectric effect detection module of the system, a variety of signal module by using transmission line system 100ps to the 100ns range of pulse width, pulse interval, voltage pulse amplitude adjustable pulse signal generator, or by producing growth or AC pulse signal components to meet a variety of test requirements. Various thermoelectric effect detection modules have a variety of thermoelectric effect detection means, including the detection of temperature, IV, CV and infrared Parameters in the thermoelectric effect test. It is a thermoelectric effect test system with automation characteristics of semiconductor components.

【技术实现步骤摘要】
新型自动化热电效应测试系统及方法
本专利技术涉及半导体热电效应测试领域，特别涉及一种新型的集成多种信号发生模块和多种热电效应检测模块的测量半导体元器件热电效应的自动化系统及方法。
技术介绍
对于电子元器件来说，工作温度对元器件性能的影响非常大。电子元器件都具有一定的功率，工作状态下元器件的内部或者外部温度会随着热量的积累而变化，而温度的变化又会反过来影响元器件的工作状态即热电耦合现象。最直接的例子是对于双极性晶体管来说，热量的聚集使得双极性晶体管内部温度升高，伴随着内部温度升高电流也随之增大，而电流的增加反过来进一步增加了功率提高了内部温度，陷入恶性循环最终直接导致元器件性的烧毁。为了研究温度对电子元器件造成的各种影响，保证电子元器件的可靠工作，热电效应研究成为了电子元器件可靠性领域内重要的研究方向。而热电效应研究的前提，是具备满足测试情景需求与测试条件的热电效应测试设备。比如，对于极端温度下使用的电子元器件来说，需要在高温/极高温情况下测试它的热电效应，除了检测它的温度还需要改变测试时的环境温度；对于功率器件来说，除了用AC信号冲击元器件，还要以高电压幅度长脉冲间隔的冲击脉冲配合红外成像装置检测它的热量聚集和散失情况；对于先进制程的高精密电子元器件来说，AC信号和脉冲信号源产生的信号周期过长，需要脉冲宽度更小的脉冲发生装置；对于射频元器件来说，温度引发的电容指标漂移与热电容的测量需要引入足够精度的CV测试装置。各种各样的需求导致了功能单一的热电效应测试设备不能有效地完成热电效应测试任务。需要一种能够产生多种信号且产生的脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲电压幅值灵活可调，并具备多种热电效应检测手段的半导体元器件热电效应测量系统及其相应的方法，来解决半导体热电效应测试所面临的问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种新型自动化热电效应测试系统，其特点是集成多种信号发生模块和多种热电效应检测模块，能够进行适应多种元器件的热电效应测试。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种新型自动化热电效应测试系统，包括：集成多种信号发生模块，包括传输线脉冲发生装置、长脉冲发生装置和AC信号发生装置；集成多种热电效应检测模块，包括温度控制与监测装置、IV检测装置、CV检测装置、红外成像装置；适应多种元器件热电效应的测试系统与自动化测试方法。进一步，所述传输线脉冲发生装置包括电源，网络终端，若干充电传输线，若干开关装置，脉冲传播传输线和IV探头及示波器。进一步，所述传输线脉冲发生装置产生脉冲脉冲宽度与脉冲间隔灵活可调脉冲信号和AC信号，其组成包括电源，网络终端，若干充电传输线，与充电传输线数量相同的若干开关装置A、分别与长脉冲发生装置和AC信号发生装置相连的开关装置B、开关装置C，脉冲传播传输线和IV探头及示波器；开关装置由微处理器控制其导通关断状态，或组成开关矩阵由微处理器控制其导通关断状态；IV探头及示波器用于校验脉冲传播传输线上的脉冲波形、脉冲宽度、脉冲间隔是否符合要求，与测试需求相一致；传输线脉冲发生装置所产生脉冲间隔由开关装置A在微处理器的控制下决定；传输线脉冲发生装置所产生脉冲宽度包括多组充电传输线，开关装置A，脉冲传播传输线，网络终端和电源；充电传输线具有相同的阻抗但是长度不同，能分别产生不同脉冲宽度的方形脉冲；网络终端用于抑制反射回来的负向脉冲，其阻抗值与充电传输线相匹配；在脉冲传播传输线中冲击脉冲由充电传输线向待测器件方向传播；脉冲发生器产生微秒级以上的脉冲，脉冲宽度与脉冲间隔由脉冲发生器在微处理器控制下设置并生成相应脉冲信号；脉冲发生器产生AC信号，AC信号的所有参数在微处理器控制下设置并生成相应AC信号。进一步，集成多种热电效应检测模块，包括温度控制与监测装置、IV检测装置、CV检测装置、红外成像装置；温度控制与监测装置，包括分立或者集成的温度控制装置与温度检测装置；温度控制装置用于改变元器件的环境温度，温度检测装置用于检测元器件的环境温度，满足热电效应测试时控制与检测温度需求；IV检测装置用于检测电流与电压，在精度上满足待测器件的实际需求；IV检测装置与温度控制与监测装置在微处理器的集中控制下可以检测待测器件的内部温度；CV检测装置用于检测电容与电压，在精度上满足待测器件的实际需求；CV检测装置与温度控制与监测装置在微处理器的集中控制下检测待测器件的热电容；红外成像装置用于通过探测待测器件的红外信息转化得到温度信息；红外成像装置用于得到待测器件整体的温度分布信息，满足研究待测器件动态热电效应的需求。进一步，自动化测试系统包括微处理器，所述多种信号发生模块，所述多种热电效应检测模块，开关装置A、开关装置B、开关装置C，和待测器件；多种信号发生模块用于产生脉冲脉冲宽度与脉冲间隔灵活可调的脉冲信号和AC信号；传输线脉冲系统产生脉冲宽度低至纳秒甚至数十皮秒量级的脉冲信号，脉冲发生器与AC信号发生器产生微秒级别以上脉冲信号和AC信号来满足测试需求；多种热电效应检测模块能检测热电效应测试过程中待测器件的包括温度、电流、电压、电容、动态温度分布的检测项目，并能控制待测器件的环境温度；开关装置A、开关装置B、开关装置C在微处理器控制下用于自动化选择切换路径。本专利技术还提供一种适应多种元器件热电效应的新型自动化热电效应测试方法，包括如下步骤：由微处理器集中控制；根据设定好的程序和测试情景需求，微处理器控制开关装置A、开关装置B、开关装置C或则开关矩阵，选择合适脉冲宽度和脉冲间隔生成相对应的脉冲信号或者AC信号；在微处理器控制下某个脉冲宽度、脉冲间隔、电压幅度一定的冲击脉冲向待测器件方向传播并冲击待测器件，产生的反射和入射波被IV探头及示波器检测到并传入微处理器进行分析计算与存储；经过一个或者多个脉冲宽度、脉冲间隔、电压幅度一定的冲击脉冲冲击，在微处理器控制下温度控制与监测装置、IV检测装置、CV检测装置和红外成像装置检测得到待测器件的温度、电流、电容、热分布特征并传入微处理器；根据温度控制与监测装置、IV检测装置、CV检测装置和红外成像装置反馈回来的数据，微处理器判断是否需要进行下一阶段的测试；如果需要，则微处理器通过开关装置切换导通路径，改变冲击脉冲的脉冲电压幅度或脉冲宽度或脉冲间隔，重复对待测器件进行测试，如果待测器件损坏则需要更换；如果不需要，则停止测试。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提出了一种新型自动化热电效应测试系统，其特点是集成多种信号发生模块和多种热电效应检测模块，能够进行适应多种元器件的热电效应测试。在随后的实施例中将针对本专利技术的目的及优点作详细描述，所具备优势的实际效果可通过本说明书的描述和对本专利技术的实施得以了解。附图说明图1是本专利技术之主要组成部分实施例示意图；图2是本专利技术之新型自动化热电效应测试系统实施整体示意例；图3是本专利技术之测试实施例波形图；图4是本专利技术之待测器件受冲击并检测热电参数之实施例一。图5是本专利技术之待测器件受冲击并检测热电参数之实施例二。图6是本专利技术之自动化测试实施例流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。专利技术提供的一种多种信号发生模块的集成系统和方法。传输线脉冲发生装置用以产生脉冲宽度在100ps到100ns之间的冲击脉冲，长脉冲发生装置用以产生脉冲宽度微秒级别以上的冲击脉冲，A本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型自动化热电效应测试系统，其特征在于包括：集成多种信号发生模块，包括传输线脉冲发生装置、长脉冲发生装置(41)和AC信号发生装置(42)；集成多种热电效应检测模块，包括温度控制与监测装置(91)、IV检测装置(92)、CV检测装置(93)、红外成像装置(94)；适应多种元器件热电效应的测试系统与自动化测试方法。

【技术特征摘要】
1.新型自动化热电效应测试系统，其特征在于包括：集成多种信号发生模块，包括传输线脉冲发生装置、长脉冲发生装置(41)和AC信号发生装置(42)；集成多种热电效应检测模块，包括温度控制与监测装置(91)、IV检测装置(92)、CV检测装置(93)、红外成像装置(94)；适应多种元器件热电效应的测试系统与自动化测试方法。2.根据权利要求1所述的新型自动化热电效应测试系统，其特征在于：所述传输线脉冲发生装置包括电源(10)，网络终端(20)，若干充电传输线，若干开关装置，脉冲传播传输线(60)和IV探头及示波器(70)。3.根据权利要求1所述的新型自动化热电效应测试系统，其特征在于：所述传输线脉冲发生装置产生脉冲脉冲宽度与脉冲间隔灵活可调脉冲信号和AC信号，其组成包括电源(10)，网络终端(20)，若干充电传输线，与充电传输线数量相同的若干开关装置A、分别与长脉冲发生装置(41)和AC信号发生装置(42)相连的开关装置B(54)、开关装置C(55)，脉冲传播传输线(60)和IV探头及示波器(70)；开关装置由微处理器(80)控制其导通关断状态，或组成开关矩阵(50)由微处理器(80)控制其导通关断状态；IV探头及示波器(70)用于校验脉冲传播传输线(60)上的脉冲波形、脉冲宽度、脉冲间隔是否符合要求，与测试需求相一致；传输线脉冲发生装置所产生脉冲间隔由开关装置A在微处理器(80)的控制下决定；传输线脉冲发生装置所产生脉冲宽度包括多组充电传输线，开关装置A，脉冲传播传输线(60)，网络终端(20)和电源(10)；充电传输线具有相同的阻抗但是长度不同，能分别产生不同脉冲宽度的方形脉冲；网络终端(20)用于抑制反射回来的负向脉冲，其阻抗值与充电传输线相匹配；在脉冲传播传输线(60)中冲击脉冲由充电传输线向待测器件(100)方向传播；脉冲发生器(41)产生微秒级以上的脉冲，脉冲宽度与脉冲间隔由脉冲发生器(41)在微处理器(80)控制下设置并生成相应脉冲信号；脉冲发生器(42)产生AC信号，AC信号的所有参数在微处理器(80)控制下设置并生成相应AC信号。4.根据权利要求1所述的新型自动化热电效应测试系统，其特征在于：集成多种热电效应检测模块，包括温度控制与监测装置(91)、IV检测装置(92)、CV检测装置(93)、红外成像装置(94)；温度控制与监测装置(91)，包括分立或者集成的温度控制装置与温度检测装置；温度控制装置用于改变元器件的环境温度，温度检测装置用于检测元器件的环境温度，满足热电效应测试时控制与检测温度需求；IV检测装置(92)用于检测电流与电压，在精度上满足待测器件(100)的实际需求；IV检测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜一波，董良威，翟明静，鲍静益，葛云飞，王玥，汤洪波，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32