專利名稱：半導(dǎo)體三極管內(nèi)部偏置電阻的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體三極管生產(chǎn)測試的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種通過測試半導(dǎo)體三極管的反向擊穿參數(shù)而判斷三極管偏置電阻值的方法。
背景技術(shù)：
帶電阻三極管是將一只或兩只電阻器與晶體管連接后封裝在一起構(gòu)成的，廣泛應(yīng)用于V⑶、彩電、影碟機(jī)、錄像機(jī)、DVD、顯示器等多種視頻、通信類數(shù)字電子產(chǎn)品上。數(shù)字晶體管實(shí)際就是帶電阻的三極管，有的僅在基極上串聯(lián)一只電阻，一般稱為R1，有的在基極與發(fā)射極之間還并聯(lián)一只電阻R2 (如圖I)。電阻Rl有多種電阻，類似標(biāo)準(zhǔn)電阻系列配制，電阻R2情況類似R1，電阻Rl與電阻R2可按多種方式搭配，因此數(shù)字晶體管的品種很多。數(shù)字晶體管內(nèi)部集成了一個(gè)外接電阻偏置網(wǎng)絡(luò)，為開關(guān)、逆變器、接口及驅(qū)動(dòng)電路而量身定做，這種帶有內(nèi)置電阻的數(shù)字晶體管是高集成度與封裝優(yōu)勢的結(jié)合，是手機(jī)、PDA、手持式游戲機(jī)、筆記本電腦及其它便攜式應(yīng)用的理想選擇，可減少元件數(shù)目和成本，簡化電路設(shè)計(jì)，占位面積小，有助于節(jié)省板空間、降低設(shè)計(jì)成本、簡化電路設(shè)計(jì)并使到系統(tǒng)性能最大化，能滿足超便攜式應(yīng)用對高度的要求。數(shù)字晶體管封裝形式主要有SOT - 23、SOT 一 323、TO 一 92S等，內(nèi)部由多種不同電阻(如2. 2K、4. 7Κ、10Κ、20Κ、22Κ、47Κ等等)的芯片分別組裝而成，品種多達(dá)數(shù)百個(gè)。內(nèi)部偏置電阻值的大小及其分布范圍對整機(jī)產(chǎn)品的一致性、匹配性、性能和質(zhì)量都有直接關(guān)系。因此，必須對其阻值大小進(jìn)行控制，以提高產(chǎn)品可靠性。但是，目前的各大知名數(shù)字晶體管制造商ROHM、ONSEMI, KEC、TOSHIBA、DIODES、M0T0R0LA、PHILIPS、INFINEON、SIEMENS、FAIRCHILD、SAMSUNG 等在其產(chǎn)品技術(shù)資料中均未提及電阻值測試篩選方法。目前各數(shù)字晶體管用戶對其來料內(nèi)部偏置電阻的大小無法測試，只能依賴制造商用“晶體管特性圖示儀”進(jìn)行人工檢測，即用肉眼觀察每只管子的eb結(jié)的反向特性曲線，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)的效率低、成本高、失誤率高，所以設(shè)法改進(jìn)測試方法以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備來測試篩選偏置電阻是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體三極管內(nèi)部偏置電阻的測試方法，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量三極管偏置電阻值的大小，保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高檢測效率、降低生產(chǎn)成本，為實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)化設(shè)備來測試篩選三極管偏置電阻提供可能。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明利用半導(dǎo)體三極管eb結(jié)(發(fā)射極-基極)發(fā)生反向擊穿時(shí)所表現(xiàn)出的不同伏安特性來判斷電阻值大小。由于數(shù)字晶體管的基極與發(fā)射極上并聯(lián)了一只電阻，基極上又串聯(lián)一只電阻，其等效電路如圖1，測試時(shí)數(shù)字晶體管eb結(jié)的特性就與小信號晶體管eb結(jié)的反向特征有很大區(qū)別。一般晶體管的eb結(jié)反向特性曲線如圖2所示，在6 IOV左右開始雪崩擊穿，而數(shù)字晶體管的eb結(jié)串聯(lián)電阻Rl及并聯(lián)電阻R2電阻后，反向特性與一般小信號晶體管的差別很大，如圖3所示。從圖3曲線中，我們可直觀地看到兩段斜率不同的直線，以eb結(jié)擊穿電壓點(diǎn)為界分為兩段。本發(fā)明正是利用這一曲線特性，采用了下述技術(shù)方案判定半導(dǎo)體三極管內(nèi)部偏置電阻值的測試方法，用于測試的三極管結(jié)構(gòu)為內(nèi)部晶片上的基極上串聯(lián)有第一電阻(R1)，三極管的基極與發(fā)射極上并聯(lián)有第二電阻(R2)，其特征在于包括如下步驟步驟1，通過晶體管特性圖示儀顯示三極管的反向特性曲線圖，根據(jù)反向特性曲線圖中的拐點(diǎn)(B)初步確定三極管的eb結(jié)反向擊穿電壓U(BK)EBQ和反向電流
I;步驟2，將三極管設(shè)置在測試電路中，在三極管eb結(jié)上加一反向電壓UB，該反向電壓Ub要小于三極管eb結(jié)反向擊穿電&U_■，三極管eb結(jié)上產(chǎn)生相應(yīng)的反向電流Ib，隨著反向電壓的增加，反向電流逐漸上升，呈現(xiàn)一典型電阻特性，把測得的三極管eb結(jié)上兩端所加電壓的差值與電流差值相比，就得到第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)的電阻和值。步驟3，加大反向電壓，使反向電壓U。大于晶體管eb結(jié)反向擊穿電SU_■，三極管eb結(jié)雪崩擊穿，三極管eb結(jié)上并聯(lián)的第二電阻(R2)被短路，測得相應(yīng)的反向電流Ic，由于基極里有串聯(lián)第一電阻(R1)，該電壓值隊(duì)與電流值I。相比就是第一電阻(Rl)的阻值，再把步驟I得到的第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)的電阻和值減去第一電阻(Rl)的阻值就是第二電阻(R2)的阻值；步驟4，根據(jù)第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的阻值是否落入標(biāo)準(zhǔn)電阻值的誤差范圍來判別三極管是否符合規(guī)格要求。進(jìn)一步地，為了減小在選取拐點(diǎn)不精確而帶來的測試誤差，在步驟2中選取反向電壓時(shí)，不直接選反向特性曲線圖中的拐點(diǎn)(B)對應(yīng)的電壓值，而是根據(jù)反向特性曲線在拐點(diǎn)(B)沿斜線下移10 40%處選取對應(yīng)點(diǎn)(B ’ )和沿斜線上移10 40%處選取對應(yīng)點(diǎn)(B ")，下移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B丨)對應(yīng)的反向電流為Ib,，上移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ")對應(yīng)的反向電流為Ib ，反向電流Ib,和IB 的值可根據(jù)公式與拐點(diǎn)(B)的反向電流Ib的關(guān)系推算出，然后，根據(jù)反向電流Ib丨和IB〃分別測得下移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ')的反向電壓Ub ,和上移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ")的反向電壓Ub,,。下移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B丨)和上移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ")對應(yīng)的反向電流Ib丨和ΙΒ 與拐點(diǎn)(B)的反向電流Ib的關(guān)系公式為Ib, =〔O. 6 O. 9〕ΙΒ，Ib,, =〔O. 4 O. I〕Ic+〔O. 6 O. 9〕ΙΒ。特別地，對于測試的結(jié)構(gòu)為內(nèi)部晶片上的基極上只串聯(lián)有第一電阻(Rl)的三極管，則采用如下步驟步驟1，通過晶體管特性圖示儀顯示三極管的反向特性曲線圖，根據(jù)反向特性曲線圖中的拐點(diǎn)(B)初步確定三極管的eb結(jié)反向擊穿電壓U(BK)EBQ和反向電流I ;步驟2，將三極管設(shè)置在測試電路中，在三極管eb結(jié)上加一反向電壓Uc，反向電壓Uc大于晶體管eb結(jié)反向擊穿電壓U_■，三極管eb結(jié)雪崩擊穿，測得相應(yīng)的反向電流Ic，該電壓值Uc與電流值Ic相比就是第一電阻(Rl)的阻值；步驟3，根據(jù)第一電阻(Rl)的阻值是否落入標(biāo)準(zhǔn)電阻值的誤差范圍來判別三極管是否符合規(guī)格。本發(fā)明具有以下有益效果利用本發(fā)明的方法，可編為測試程序來控制設(shè)備自動(dòng)測定三極管偏置電阻的大小，并自動(dòng)判斷是否符合規(guī)格要求，從而大大提高數(shù)字晶體管的檢測效率和準(zhǔn)確率，可以滿足大批量生產(chǎn)要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。


圖1為數(shù)字晶體管的等效電路不意圖；圖2為一般晶體管反向特性曲線圖示意圖；圖3為數(shù)字晶體管反向特性曲線圖示意圖；圖4為本發(fā)明選取拐點(diǎn)B和反向擊穿點(diǎn)C的反向特性曲線圖示意圖；圖5為本發(fā)明選取下移點(diǎn)B ’和上移點(diǎn)B "的反向特性曲線圖示意圖；圖6為實(shí)施例一的反向特性曲線圖示意圖；圖7為實(shí)施例二的等效電路示意圖；圖8為實(shí)施例二的反向特性曲線圖示意圖；圖9為實(shí)施例二的等效電路不意圖；圖10為實(shí)施例三的反向特性曲線圖示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖4，是型號為DTC 144ESA的eb結(jié)的反向特性曲線，我們可直觀地看到數(shù)字 晶體管反向特性曲線為兩段斜率不同的直線，以eb結(jié)擊穿電壓點(diǎn)為界分為兩段。具體分 析，由于eb結(jié)上并聯(lián)了 一個(gè)電阻R2,在eb結(jié)上一加反向電壓,就有反向電流,隨著反向電壓 的增加，反向電流逐漸上升，呈現(xiàn)一典型電阻特性，把測出兩端所加電壓的差值與電流差值 相比，就是電阻R (等于Rl + R2)的值；當(dāng)反向電壓加到大于晶體管的eb結(jié)反向擊穿電壓 U(BE)EB0時(shí)，eb結(jié)雪崩擊穿，eb結(jié)上并聯(lián)的電阻R2被短路，但曲線不是垂直向上，因?yàn)榛鶚O里 有串聯(lián)電阻R1，其傾斜部分直線的斜率(電壓差除以電流差)就是電阻R1的值，再把R值減 去R1的值就是電阻R2的值。圖4曲線中，反向特性曲線的三個(gè)點(diǎn)分別是原點(diǎn)A (UA，IA)、 擊穿點(diǎn)B (UB，IB)和C (Uc, Ic)。特性曲線分布走向和數(shù)值為A (UA=0, IA=0) — B (Ub=21V, Ib=280 y A) — C (Uc=48V, Ic=1000 u A)。根據(jù)上述方法，偏置電阻值的具體計(jì)算公式如下R=R1+R2= (UB-UA) / (IB_IA);R1=(Uc-Ub)/(Ic-Ib)；R2=R-R1。根據(jù)圖4反向特性曲線的實(shí)際讀數(shù)，將A、B、C三點(diǎn)的數(shù)值代入上式，可得此產(chǎn)品的 電阻值R=R1+R2= (21-0) V/ (280-0) u A=75K Q ；Rl= (48-21) V/ (1000-280) u A=37. 5KQ ；R2=R-Rl=75-37. 5K Q。參見圖5，考慮到三極管耐壓參數(shù)的離散性將直接導(dǎo)致?lián)舸c(diǎn)的小幅度變化，為了 減小因此帶來的測試誤差，我們對采樣點(diǎn)B作調(diào)整，在A、B、C三點(diǎn)連成的兩條直線上，在B 點(diǎn)往A的方向下移20%、往C的方向上移20%，形成新的兩個(gè)點(diǎn)B 7和B "，最終測試的取樣 點(diǎn)是A、B丨、B "、C，如圖5曲線。經(jīng)過計(jì)算轉(zhuǎn)換，具體的點(diǎn)數(shù)值為A(0，0)、B/ (UB,，IB, =0.8Ib)、B " (UB〃， IB =0. 2IC+0.8IB)和C (Uc, Ic)0這里要說明的是，對于新的兩個(gè)點(diǎn)，其電流IB,和IB 可根 據(jù)公式推算出與IB的關(guān)系，但UB,和UB 則要根據(jù)電流值讀出相應(yīng)的值，并不能簡單地按比 例計(jì)算，這正是避免誤差的關(guān)鍵點(diǎn)。
所以，偏置電阻值的具體計(jì)算公式如下R=R1+R2= (UB, -Ua)/ (Ib , _IA)；Rl= (UC-UB )/(Ic-Ib-)；R2=R-R1。晶體管的測試系統(tǒng)一般包括測試主機(jī)和分選機(jī)，測試主機(jī)負(fù)責(zé)電參數(shù)測試，分選機(jī)根據(jù)測試結(jié)果將產(chǎn)品按不同檔次分類，兩者之間使用軟件連接，通過軟件可靈活控制各參數(shù)指標(biāo)。所述測試系統(tǒng)因不同設(shè)備廠家軟、硬件的不同而不同，但原理基本是大同小異。它一般可測試放大倍數(shù)Hfe，擊穿電壓BVcro、BVra()、BVEB，反向漏電流I 、Iebo,飽和壓降VCE(sat)、Vbe (sat)、Vbe(oii) 等直流參數(shù)。而對于數(shù)字三極管的電阻值，按照常規(guī)的方法根本無法進(jìn)行測試、篩選。利用本發(fā)明方法，編寫以下測試程序，“M#”表示測試項(xiàng)目序號，“ ItemName”表示測試項(xiàng)目名稱，“MinLimit”、“MaxLimit”分別表示該測試結(jié)果的最小和最大允許值，“Bias”表示測試條件，“Time”表示測試時(shí)間?！癉IVID”是等同于除法的測試項(xiàng)目，“DELTA”是減法的意思。以上述型號DTC144ESA (NPN)產(chǎn)品為例，其規(guī)格書要求電阻值如下表I :
權(quán)利要求
1.判定半導(dǎo)體三極管內(nèi)部偏置電阻值的測試方法，用于測試的三極管結(jié)構(gòu)為內(nèi)部晶片上的基極上串聯(lián)有第一電阻(R1)，三極管的基極與發(fā)射極上并聯(lián)有第二電阻(R2)，其特征在于包括如下步驟步驟1，通過晶體管特性圖示儀顯示三極管的反向特性曲線圖，根據(jù)反向特性曲線圖中的拐點(diǎn)(B)初步確定三極管的eb結(jié)反向擊穿電壓U_EBQ和反向電流I ;步驟2，將三極管設(shè)置在測試電路中，在三極管eb結(jié)上加一反向電壓Ub，該反向電壓Ub要小于三極管eb結(jié)反向擊穿電&U_■，三極管eb結(jié)上產(chǎn)生相應(yīng)的反向電流Ib，隨著反向電壓的增加，反向電流逐漸上升，呈現(xiàn)一典型電阻特性，把測得的三極管eb結(jié)上兩端所加電壓的差值與電流差值相比，就得到第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)的電阻和值；步驟3,加大反向電壓,使反向電壓Uc大于晶體管eb結(jié)反向擊穿電壓U_EBQ,三極管eb結(jié)雪崩擊穿，三極管eb結(jié)上并聯(lián)的第二電阻(R2)被短路，測得相應(yīng)的反向電流Ic，由于基極里有串聯(lián)第一電阻(R1)，該電壓值隊(duì)與電流值I。相比就是第一電阻(Rl)的阻值，再把步驟I得到的第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)的電阻和值減去第一電阻(Rl)的阻值就是第二電阻(R2)的阻值；步驟4，根據(jù)第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)的阻值是否落入標(biāo)準(zhǔn)電阻值的誤差范圍來判別三極管是否符合規(guī)格要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測試方法，其特征在于在步驟2中選取反向電壓時(shí)，不直接選反向特性曲線圖中的拐點(diǎn)(B)對應(yīng)的電壓值，而是根據(jù)反向特性曲線在拐點(diǎn)(B)沿斜線下移10 40%處選取對應(yīng)點(diǎn)(B ')和沿斜線上移10 40%處選取對應(yīng)點(diǎn)(B ")，下移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ^ )對應(yīng)的反向電流為Ib,，上移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ")對應(yīng)的反向電流為ΙΒ ，反向電流Ib,和ΙΒ 的值可根據(jù)公式與拐點(diǎn)(B)的反向電流Ib的關(guān)系推算出，然后，根據(jù)反向電流Ib ,和Ib,,分別測得下移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ’ )的反向電壓Ub ,和上移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ")的反向電壓Ub,,。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試方法，其特征在于下移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B’ )和上移10 40%對應(yīng)點(diǎn)(B ")對應(yīng)的反向電流Ib ,和Ib,,與拐點(diǎn)(B)的反向電流Ib的關(guān)系公式為Ib , =〔O. 6 O. 9〕Ib,Ib,, =〔O. 4 O. I〕Ic+〔O. 6 O. 9〕ΙΒ。
4.判定半導(dǎo)體三極管內(nèi)部偏置電阻值的測試方法，用于測試的三極管結(jié)構(gòu)為內(nèi)部晶片上的基極上只串聯(lián)有第一電阻(R1)，其特征在于包括如下步驟步驟1，通過晶體管特性圖示儀顯示三極管的反向特性曲線圖，根據(jù)反向特性曲線圖中的拐點(diǎn)(B)初步確定三極管的eb結(jié)反向擊穿電壓11_·和反向電流I ;步驟2，將三極管設(shè)置在測試電路中，在三極管eb結(jié)上加一反向電壓Uc，反向電壓Uc大于晶體管eb結(jié)反向擊穿電壓U(BK)EBQ，三極管eb結(jié)雪崩擊穿，測得相應(yīng)的反向電流Ic，該電壓值隊(duì)與電流值I。相比就是第一電阻(Rl)的阻值；步驟3，根據(jù)第一電阻(Rl)的阻值是否落入標(biāo)準(zhǔn)電阻值的誤差范圍來判別三極管是否符合規(guī)格。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種判定半導(dǎo)體三極管內(nèi)部偏置電阻值的測試方法，在三極管eb結(jié)上加反向電壓，反向電壓小于反向擊穿電壓，eb結(jié)上產(chǎn)生反向電流，把測得的三極管eb結(jié)上兩端所加電壓的差值與電流差值相比，得到第一電阻與第二電阻的和值，加大反向電壓，使反向電壓大于反向擊穿電壓，三極管eb結(jié)雪崩擊穿，eb結(jié)上并聯(lián)的第二電阻被短路，測得相應(yīng)的反向電流，該電壓值與電流值相比就是第一電阻的阻值，根據(jù)電阻的阻值是否落入標(biāo)準(zhǔn)電阻值的誤差范圍來判別三極管是否符合規(guī)格要求，這樣的方法，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量三極管偏置電阻值的大小，保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高檢測效率、降低生產(chǎn)成本，為實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)化設(shè)備來測試篩選三極管偏置電阻提供可能。
文檔編號G01R27/08GK102944825SQ20121044919
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者楊林, 嚴(yán)向陽, 張國光, 龐學(xué)景, 徐慶文, 姚劍鋒, 劉曉榮, 張國俊, 楊譜, 陳祺, 代新鵬 申請人:佛山市藍(lán)箭電子股份有限公司