华科智源HUSTEC-5000在器件选型以及失效分析的应用

2018-09-12 18:56 华科智源

华科智源HUSTEC-5000分立器件测试仪在器件选型以及来料检验,失效分析中的应用。深圳市华科智源科技有限公司,是一家专业从事功率半导体测试系统自主研发制造与综合测试分析服务的高新技术企业,坐落于改革开放之都-中国深圳,核心业务为半导体功率器件高端智能检测准备研制生产,公司产品主要涉及MOS管直流参数测试仪,MOS管动态参数测试仪,IGBT动态参数测试系统,IGBT静态参数测试仪,功率循环,雪崩及浪涌测试设备,产品以高度集成化、智能化、高速高精度、超宽测试范围等竞争优势,将广泛应用于IDM厂商、器件设计、制造、封装厂商及高校研究所等。
 

     开关电源核心的整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路,电路保护功能等都离不开各种晶体管,MOS,IGBT等。  电源作为所有电子产品的心脏,无处不在 ,据不完全统计,电子产品损坏的故障60%源自于电源,但目前电源行业似乎成了门槛很低的行业。其实,业内人士都知道,做一个好的电源使其输出5V电压并不难,难的是做好一个电源,在不同环境温度,不同输入电压,不同负载下工作,满足各种EMC指标,散热良好,具有电路保护等功能的电源难度就很大了,高端电源仍然是高技术难度的行业。

近几年来,以深圳华科智源科技有限公司研发生产的 ENJ2005-C系列半导体测试仪为代表的新一代图示仪异军突起,受到了类似于台达,艾默生,康舒电子等相当一部分国际电源大公司的青睐,它的电压的标准配置是2000V,电流标准配置达50A,可扩展至 100A,200A,500A,750A,1000A,1250A,可测试器件的种类覆盖了 几乎所有的半导体器件,二三极管,MOS管,可控硅,IGBT,光耦,继电器等19大类27小类的产品, 其电流分辨率达到0.1nA,通过扩展选件可达到10pA,电压分辨率为1mV,华科智源HUSTEC-5000系列晶体管图示仪配有特有的标准特性曲线,自己有自检功能以及自动校准功能。

下面我们来具体了解下华科智源 HUSTEC-5000晶体管图示仪的相关应用:  
 

在电源设计阶段,工程师们为了达成预定的设计目标,在前期器件选型的过程中会谨慎的留有余量,并会持续关注器件的真实反应是否和规格书datesheet上的表述那样。开关电源的核心器件离不开各种 开关管,通常最常见的是 MOSFET,大功率的 会用到IGBT,照明电源三极管居多。

我们以MOSFET为例子,下面是用易恩电气科技有限公司 HUSTEC-5000系列晶体管图示仪实测的一颗 IRF610得到的输出特性曲线,曲线反应了漏源电压VDS对Id的影响;    

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从图中我们能够清楚地看到可变电阻区,当VDS较小时,ID与VDS呈线性关系,随着VGS增加,对应的曲线的斜率也相应增大,此时可以近似看作是一个可用VGS调节的可变电阻。在平常使用过程中,MOSFET作为压控电阻时我们比较关注这段曲线的情况。在饱和区时可以看出VDS的增大时不会影响到ID,这是我们关注的的电气特性。通过曲线特征观测,工程师就能很明确的了解选用的器件特性如何,给器件选型提供判定的依据。  

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RDS(on)也是器件选型中很关键的参数,RDS(on)小的话有利于减少温升,但这个参数不是越小越好,还要考虑电路的驱动能力以及最高工作频率。通过ENJ2005-C可以非常直观的看到器件RDS(on)与ID之间的关系,随着ID的增加RDS(on)会稍微变大,但是当ID达到一定值之后,RDSON显著增加,说明这个阶段升温比较快。如上图所示。 

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再看看VGS对RDS(on)的影响,开始的时候电阻很大,随着VGS增大器件导通并保持特有的阻值。  57bdba476dc7f.png

另外我们关注的截止状态IDSS对应VDS的曲线也很容易实现,一眼就能看到击穿点的位置。  

华科智源科技有限公司 HUSTEC-5000系列晶体管图示仪能够测试的元器件种类很多,二极管、稳压管、可控硅、光耦、IGBT等等,单一器件的输出曲线特性种类很丰富,上面仅就MOSFET举个例子。更关键的是的曲线是程控的,所有的测试条件都可以保存为一个程序,同一个器件或者同一批次的器件下次再做测试的时候,可以直接调用之前保存的程序,基于Window界面的操作软件,非常简单,只需要完成简单的填空就可以。 

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测试数据可以直接保存在Excel表格里面,以便于进一步的分析和处理,如下图所示。     57bdba6bd709e.png

在测试指标通过,进入量产阶段,华科智源科技有限公司  HUSTEC-5000系列晶体管图示仪仍然会有很大的用途,在器件来料检验阶段,实力雄厚的大厂往往对品质要求非常之严格,格外的注重自身品牌的影响力。虽然选择的器件是知名大品牌的器件,但是他们的来料检验还是必要的,有些元器件一级级的分很多代理去销售,代理商之间可能会相互串货,不怕一万就怕万一,难保会有紧俏缺货的时候,打着同样mark的料,可能身世各不相同。

测试量大就更要求程序控制,高速自动测试的同时数据自动存储在EXCEL,良品不良品能够进行自动判定。不管是NMOS还是PMOS,还是二三极管,IGBT等等都可以测试,如下图所示几乎规格书上会有的所有DC参数都涵盖了。 

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而产品量产阶段同样会有寻找成本更低并且仍能满足要求的替代器件的需求。成本的降低会直接导致利润的提高,这时候华科智源 HUSTEC-5000系列晶体管图示仪能够通过测试数据对比,来判定新找的器件是能够有效替代。    

 HUSTEC-5000系列晶体管图示仪还有一个非常有效的应用领域,就是失效分析领域,在发生品质事故时,往往需要做失效分析,这是ENJ2005-C会成为一个得力的助手。在一些半导体生产厂家如银茂微电子,力特电子等,甚至一些第三方的专门做失效分析的检测机构,如深圳美信检测,深圳华测检测也在使用 HUSTEC-5000做检测,所以它的测试结果很有说服力。