【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测量仪器校准，尤其涉及一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置及方法。
技术介绍
1、瞬态热阻是功率半导体的主要指标，是直接关系到器件的额定电流、峰值压降、耗散功率和最高结温以及抗拉特性等电气和机械的基本参数，是器件诸多质量指标的表征。
2、瞬态热阻采用大电流脉冲加热和小电流测试的测试方法，并自动计算测试结果，可最大限度体现被测管瞬态发热时的传热影响因素，揭示管芯在散热底座上的焊接质量或管芯金属化层的质量，从而为半导体功率器件的质量保证体系提供了一种有效的测试手段。
3、大的特定点的瞬态加热电流，可精确和重复性的实现。同时，二极管具有在恒定的小电流时，所产生的附加致热相对微乎其微的条件下，利用正向压降与结温具有很好的线性关系这一优越特性，以其加热前后正向电压变量即δvf来表述瞬态热阻，为使用者提供了解读的方便，并且在业内以及国外已经取得普遍的认可。
4、图1为二极管瞬态热阻测试仪测试二极管瞬态热阻接线图，二极管瞬态热阻测试仪有4个接线端，s1和s2为电流端，s1为正端，s2为负端，电流从s1流出，从s2流入。s3和s4为电压采样端，s3为正端，从s4为负端。采用4线制测量方法，即s1和s3与被测二极管的阳极相连于同一点s5，s2和s4与被测二极管的阴极相连于同一点s6，给二极管d加正向可变电流i，测其两端的正向电压变化量δvf。
5、瞬态热阻测试仪主要由电源、脉冲电流源、脉冲电压测量单元、显示单元、控制单元和测试夹具等部分组成。测试原理图如图2所示，其中，is为电流
6、脉冲电流源输出如图3所示①正向电流波形，水平轴t为时间，垂直轴i为电流。在t1时间段，脉冲电流源输出较小的正向测试电流im，加到二极管d，二极管d产生正向电压`vfm1，如图3所示②正向电压波形，水平轴t为时间，垂直轴vfm为正向电压。在t1时刻，脉冲电流源输出的电流从正向测试电流im跳变到正向加热电流it，维持t2时间段，二极管d输出正向电压vfm2。在t2时刻，脉冲电流源输出的电流从正向加热电流it跳变到正向测试电流im，维持t3时间段，
7、二极管d输出正向电压vfm3，则瞬态热阻δvf定义为：
8、δvf＝vfm1-vfm3
9、式中：
10、δvf—瞬态热阻，单位：v；
11、vfm1—在t1时间段，加正向测试电流im时，二极管的正向电压，单位：v；
12、vfm3—在t3时间段，加正向测试电流im时，二极管的正向电压，单位：v。
13、图3所示②标出了一种典型的二极管瞬态热阻测试仪电压采样端采样的时刻及采样时间，vfm1是在t1时刻前的t5时间段采样测得的，vfm2是在t1时刻后的t6时间段采样测得的，vfm3是在t2时刻延迟t7时间段后采样测得的，不同的生产厂家可能有所不同，例如浙江省金华市科技园华强电子科技有限公司生产的dvf-92a型汽车二极管瞬态热阻测试系统，t5＝0.5ms，t6＝1ms，t7＝50μs～10ms等。
14、由于二极管的负温度系数，即温度升高，正向电压减小，反之，温度降低，正向电压增大。在t1时间段，正向测试电流im很小，二极管发热可忽略不计，正向电压变化很小，t1时间段正向电压近似水平直线。在t1时刻，脉冲电流源输出的电流从正向测试电流im跳变到较大的加热电流it，二极管d的温度逐渐升高，正向电压随温度逐渐升高而逐渐减小，维持t2时间段，正向电压是一条向右下方倾斜的直线。在t2时刻，脉冲电流源输出的电流从加热电流it跳变到测试电流im时，由于电流减小，二极管d的温度逐渐降低，正向电压随温度逐渐降低而逐渐增大，维持t3时间段，正向电压是一条向右上方倾斜的直线。由于经过t2时间段的加热，t1时间段的二极管比t3时间段的二极管温度低，因此有：vfm1≥vfm3。
15、目前，国内外的测试二极管瞬态热阻的类似仪器设备均是按此原理研制生产的，在国内外已经取得普遍认可。如浙江省金华市科技园华强电子科技有限公司生产的dvf-92a型汽车二极管瞬态热阻测试系统，浙江金华华丰仪器研究所生产的br2984a型大功率管瞬态热阻测试仪，金华市晋隆自动化科技有限公司生产的dvf3120型汽车二极管瞬态热阻测试仪，郑州易昕电子科技有限公司生产的es-dvf-710dw型正向热阻测试台等，这些类型的仪器广泛应用在二极管的科研生产中测试二极管的瞬态热阻。
16、目前，对二极管瞬态热阻测试仪的校准还没有专用的校准装置或校准规范。现行的一种典型的校准方法是用示波器作为标准仪器，将示波器的1个电压测量通道的正端和负端分别连接于图1的s5端和s6端，测出图3所示②正向电压波形，测出vfm1、vfm3，然后用公式δvf2＝vfm1-vfm3计算出δvf2，作为实测值，与二极管瞬态热阻测试仪测出的瞬态热阻δvf1，按下式计算瞬态热阻测量误差：
17、δv＝δvf1-δvf2
18、式中：
19、δv—瞬态热阻测量误差，单位：v；
20、δvf1—二极管瞬态热阻测试仪测得的瞬态热阻，单位：v；
21、δvf2—示波器测得的瞬态热阻，单位：v。
22、如δv在最大允许误差范围内，二极管瞬态热阻测试仪合格，否则不合格。
23、这种校准方法有4个难点：
24、第一：由于校准的瞬态热阻由二极管的瞬态热阻决定，而每种类型的二极管的瞬态热阻在一固定的范围内，因而不能精确设定要校准的瞬态热阻点，如0.1v、0.5v、1v、1.5v、2v、2.2v等，尤其是瞬态热阻测量的上限和下限，从而造成所校准的点不能覆盖整个量程范围。
25、第二：即使同一批次的二极管，每只的瞬态热阻也各不相同，有的二极管的瞬态热阻很小，如在校准时用来产生瞬态热阻，超出示波器电压测量的下限，因而无法对二极管的瞬态热阻进行校准。
26、第三：即使同一只二极管，如稳定性差，瞬态热阻在一定范围内随机波动，二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻采样时间的起点和终点与示波器采样时间的起点和终点也各不相同。示波器测得的图3所示②正向电压波形，t1、t2、t3段的vfm1、vfm2、vfm3不是直线，而是随机起伏的波浪线，因而很难精度计算出瞬态热阻，从而造成测量误差大，瞬态热阻是否满足技术指标要求难于作出正确判定。
27、第四：用示波器作标准，测量二极管两端的正向电压波形，由于示波器输入端的阻抗分流作用及引入的干扰，使得测得的波形上有许多干扰信号，因而校准精度不高。
28、目前，典型的二极管瞬态热阻测试仪主要技术指标为：
29、测试电流im范围：10ma～1000ma，最大允许误差：±5％；测试电流脉冲宽度范围：10ms～1000ms,最大允许误差：±5％。
30、加热电流it范围：5a～150a，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置，所述装置包括波形记录仪和函数/任意波形发生器，其特征在于：被测二极管的阳极与二极管瞬态热阻测试仪电流正端S1和函数/任意波形发生器的外触发输入端的正端相连，被测二极管的阴极与二极管瞬态热阻测试仪电流负端S2和函数/任意波形发生器的外触发输入端的负端相连；二极管瞬态热阻测试仪电压采样正端S3与波形记录仪的电压测量正端和函数/任意波形发生器输出端的正端相连，二极管瞬态热阻测试仪电压采样负端S4与波形记录仪的电压测量负端和函数/任意波形发生器输出端的负端相连。
2.如权利要求1所述的一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置的校准方法，其特征在于：所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置的校准方法，其特征在于：设置二极管瞬态热阻测试仪的功能和参数的方法包括：根据要校准的参数及校准点，设置二极管瞬态热阻测试仪的测试电流Im，加热电流It，测试电流Im的T1和T3时间，加热电流It的时间T2，电压采样时间T5、T6和T7。
4.根据权利要求2所述的一种二极管瞬态热阻
5.根据权利要求2所述的一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置的校准方法，其特征在于：设置波形记录仪的功能和参数的方法包括：根据要校准的参数及校准点，选择测量通道，设置为电压测量功能，输入阻抗为1MΩ，耦合为直流，设置水平扫描系数t/div和垂直偏转系数V/div。
6.根据权利要求2所述的一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置的校准方法，其特征在于：对函数/任意波形发生器输出的方波电压信号进行精确调准的方法包括：对函数/任意波形发生器输出的方波电压信号进行精确调准，调节函数/任意波形发生器输出幅度的高电平和低电平，使波形记录仪测得的值达到所需的规定值。
...【技术特征摘要】
1.一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置，所述装置包括波形记录仪和函数/任意波形发生器，其特征在于：被测二极管的阳极与二极管瞬态热阻测试仪电流正端s1和函数/任意波形发生器的外触发输入端的正端相连，被测二极管的阴极与二极管瞬态热阻测试仪电流负端s2和函数/任意波形发生器的外触发输入端的负端相连；二极管瞬态热阻测试仪电压采样正端s3与波形记录仪的电压测量正端和函数/任意波形发生器输出端的正端相连，二极管瞬态热阻测试仪电压采样负端s4与波形记录仪的电压测量负端和函数/任意波形发生器输出端的负端相连。
2.如权利要求1所述的一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置的校准方法，其特征在于：所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种二极管瞬态热阻测试仪瞬态热阻的校准装置的校准方法，其特征在于：设置二极管瞬态热阻测试仪的功能和参数的方法包括：根据要校准的参数及校准点，设置二极管瞬态热阻测试仪的测试电流im，加热电流it，测试电流im的t1和t3时间，加热电流it的时间t2，电压采样时间t5、t6和t7。
4.根据权利要求2...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿明生，何允，厉巍，石竹，林宏，袁文，关山月，
申请(专利权)人：贵州航天计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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