基于LabVIEW的三極管壽命測試系統(tǒng)

　　隨著航空，航天，能源工業(yè)等領(lǐng)域?qū)﹄娮赢a(chǎn)品質(zhì)量的要求日益提高，電子產(chǎn)品的可靠性問題受到越來越廣泛的重視。電子產(chǎn)品在使用過程中會遇到不同環(huán)境條件，在熱脹冷縮的應(yīng)力作用下，熱匹配性能力差的電子元器件就容易失效，導致電子產(chǎn)品故障，造成巨大的人力和財力損失。電子元器件的老化測試就是仿照或者等效產(chǎn)品的使用狀態(tài)，通過測試，將不符合器件剔除，將電子產(chǎn)品的質(zhì)量在加工初期進行有效地控制，以保證電子產(chǎn)品使用的可靠性和穩(wěn)定性。

　　針對電子元器件的這種情況，我們開發(fā)了一種老化測試系統(tǒng)，可以主要針對功率器件(功率三極管、VDMOS，IGBT等)，通過有規(guī)律給元器件通電和斷電，循環(huán)施加電應(yīng)力和熱應(yīng)力，檢驗其承受循環(huán)應(yīng)力的能力。

　　1工作原理

　　通過給晶體管通電加熱，使晶體管在當前恒定功率下工作，通過一段時間后，晶體管因為發(fā)熱而使得器件的結(jié)溫持續(xù)升高，到達設(shè)定值后，斷開恒流源和恒壓源，給器件通

　　風，使其溫度降低到設(shè)定值，反復這個過程，就可以較為準確的算出該器件的加熱時間和冷卻時間，達到了間歇測試的目的?；镜墓ぷ髟韴D如1所示。

　　圖1 間歇壽命測試循環(huán)示意圖

　　半導體器件的熱阻通常定義為：

　　其中RθJX=器件結(jié)點到具體環(huán)境的熱阻(替代符號是θJX)[℃/W];

　　TJ=穩(wěn)定狀態(tài)測試條件下的器件結(jié)溫[℃];

　　TX=環(huán)境的參考溫度[℃];

　　PH=設(shè)備功耗[W];

　　測試條件下器件結(jié)溫可表示為：

　　Tj=TJ0+△TJ

　　其中TJ0=器件加熱前的初始結(jié)溫[℃];

　　△TJ=器件結(jié)溫變化量

　　通過溫度敏感參數(shù)(TSP)來表示結(jié)溫變化量，公式為：

　　△TJ=K×△TSP

　　其中△TSP=溫度敏感參數(shù)的變化量[mV];

　　K=定義TJ和TSP變化關(guān)系的常量[℃/mV];

　　溫度敏感參數(shù)可表示為：

　　TSP=Ie×-4Vce

　　其中Ie=冷卻測量時刻加的恒流源值[mV];

　　Vce=器件的結(jié)電壓值[mV];

　　K系數(shù)為結(jié)溫隨結(jié)電壓的變化關(guān)系，固定器K件系數(shù)為常量，不同器件K的系數(shù)不同，可在試驗器件的資料中查出，或者廠家給出。其計算公式可表示為：

　　其中TJ1和TJ2為兩個時刻的結(jié)溫，Vce1和Vce2為結(jié)溫對應(yīng)的結(jié)電壓。