晶体管热阻测量方法JESD24-4
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Thermal Impedance Measurements for Bipolar Transistors (Delta BaseEmitter Voltage Method)
JESD24-4
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晶体管直流参数测量
实验五 用图示仪测量二极管、三极管的直流参数晶体管在电子技术方面具有广泛的应用。
在制造晶体管和集成电路以及使用晶体管的过程中，都要检测其性能。
晶体管输入、输出及传输特性普遍采用直接显示的方法来获得特性曲线，进而可测量各种直流参数。
晶体管直流参数测试仪很多 ，XJ-4810型晶体管特性图示仪是最常用的 一种。
本实验的目的是了解XJ-4810型特性图示仪原理，掌握其使用方法，并用这种仪器进行晶体管直流参数测试及芯片检测，分析晶体管质量，分析晶体管质量，找出失效原因，作为进一步改进器件性能的依据。
一、实验目的：1．熟悉晶体二极管、三极管的主要参数。
2．学习使用万用表判断三级管极性和管脚的方法。
3．学习使用XJ-4810型晶体管特性图示仪测量晶体管的方法。
4．熟悉XJ-4810型晶体管特性图示仪。
二、实验仪器：XJ-4810型晶体管特性图示仪、万用表。
三、实验原理1．晶体二极管主要参数：（1）最大整流电流I F ：二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，由手册查得。
（2）正向压降V D ：二极管正向偏置，流过电流为最大整流电流时的正向压降值，可用电压表或晶体管图示仪测得。
（3）最大反向工作电压V R ：二极管使用时允许施加的最大反向电压。
可用电压表或晶体管特性图示仪测得反向击穿电压V (BR) 后，取其1∕2即是。
（4）反向电流I R ：二极管未击穿时的反向电流值。
（5）最高工作频率f M ：一般条件下较难测得，可使用特性手册提供的参数。
（6）特性曲线：二极管特性曲线可以直观地显示二极管的特性。
由晶体管特性图示仪测得。
2．稳压二极管主要参数：（1）稳定电压V Z ：稳压管中的电流为规定电流时，稳压管两端的电压值。
（2）稳定电流I Z ：稳压管正常工作时的电流值，参数手册中给出。
使用晶体管特性图示仪测量此项参数比较方便，可直接观察到稳压管有较好稳压效果时对应的电流值，便是此值。
（3）动态电阻r Z ：稳压管两端的电压V Z 和流过稳压管的电流I 的变化量之比，可用电压表、电流表共同测得，或用晶体管特性图示仪测得，用下式计算：IV r Z Z ∆∆= （4）额定功耗P Z ：由生产厂规定，可由特性手册中查到。
热阻标准比较
GJB548B 侧重于测定微电子器件的热性能，包括微电子器件的结温、热阻、壳温、安装表面温度以及热响应时间。
规定了试验所需的设备：热电偶、能使规定参考点恒温的可控温箱或散热器、提供可控电源和进行规定测量所需的电学设备、红外微辐射仪、用于安装被试微电子器件的典型散热器、热探针组件。
参考点温度采用热电偶直接测量。
测量热阻时，应选择芯片上功耗密度最大的结进行测量。
热阻的测量有两种方法：1、直接测量结温以确定)(R J th R -。
采用红外辐射仪可以直接测量半导体芯片内部热限制器件的结温，且应去掉封闭壳体的帽或顶盖，以暴露出有源芯片或器件；2、间接测量结温以确定)(R J th R -。
用芯片上特定半导体元件给出器件的结温可间接测量集成电路的热阻。
并给出了测量)(平均j T 的开关方法。
MIL-STD-883E 中关于微电子器件热性能的测定与GJB548B 大致相同。
MIL-STD-750E 分别规定了以下微电子器件的测试电路。
1、老化和寿命试验中结温的测量。
有两种测试方法可用：一是选取低的测试电流不会引起明显的自热现象（类似于热阻的测量）；二是采用一系列电流脉冲确定温敏参数。
这两种测试方法适用于二极管和双极型三极管。
该标准给出了测试中所需的设备以及两种测试方法的测试流程。
最后给出了第三种测试方法，该方法仅适用于壳安装好的功率器件，并且器件在老化或寿命试验中的工作功率和电流范围仍低于器件的额定功率。
2、二极管的热阻测试。
主要是测定二极管的热性能。
有两种测试途径：稳态热阻测试和瞬态热阻测试。
位于半导体芯片和封装之间的固晶层中的空洞面积对稳态热阻和瞬态热阻的影响很大，瞬态热阻相比于稳态热阻对空洞面积更敏感。
瞬态热阻测试中的建议：瞬态热阻测试方法中的潜在问题基于，在充足的解决方案下试图用足够精确的测试手段来区分合格和不合格的二极管。
由于被测二极管电流的增加，瞬态下的热阻抗值将变得非常小，这将增加剔除合格二极管保留不良二极管的可能性。
实验七晶体管的检验及测试
实验七晶体管的检验及测试实验七：晶体管的检验及测试一、实验目的1、用万用表判别晶体二极管、晶体三极管的管脚及其好坏2、学会使用图示仪测试二极管、三极管。
二、预习要求1、熟悉如何使用万用表。
2、复习二极管伏安特性及有关讲课内容。
3、复习二极管输入、输出特性、反向击穿电压及有关讲课内容。
三．实验设备及仪器1、万用表MF47型2、JT-1型晶体管特性图示仪3、三极管9013、9012、2AP9、IN4148四．实验原理图2-1使用万用表测量晶体管时，主要利用电阻档，此时表内的等效电路如图2-1所示。
其中R0为万用表的等效内阻，E0为万用表的内电源电压。
当万用表处R×1、R×10、R×100、R×1K档时，一般E0=1.5V。
测量晶体二极管和晶体三极管时，正是利用万用表电阻档以R ×100或R×1K为好，这时R较大流过的电流较小，可以避免损坏晶体管。
不宜采用R×10K档，因为该档万用表内电源电压较高，一般E0=9~15V，容易损坏管子；也不宜采用R ×1档，因为在该档可能会造成电流过大而损坏管子。
五、实验内容1、二极管好坏的鉴别将万用表拨至电阻档，量程为R×100或R×1K档，并将表笔负端（表内电源为正极）接晶体二极管的“十”极，用万用表的正端（表内电源为负极）接三极管的“一”极，如图2-3所示。
测出其正向电阻，该阻值较低，一般为几十欧至几百欧，表明管子的正向特性是好的。
图2-3 图2-4再把两表笔位置倒置，用万用表的正端接二极的“十”极，用万用表的负端接二极管的“一”极，如图2-4所示，此时测出其反向电阻，该阻值较高，一般为几十至几百千欧以上，这表明管子的反向特性都是好的。
经过以上检验，如果管子的正向、反向特性都是比较好的，那么这只管子是好的。
当然两阻值之间的差别越大越好。
如果测出其阻值为0，则表示管子内部已短路；如果测出其阻值极大，甚至为∞，则表示这只管子内部已断路。
晶闸管测试方法
（一）单向晶闸管的检测1．判别各电极根据普通晶闸管的结构可知，其门极G与阴极K极之间为一个PN结，具有单向导电特性，而阳极A与门极之间有两个反极性串联的PN结。
因此，通过用万用表R×100A或R×1k档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。
具体方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。
若测量结果有一次阻值为几千欧姆（kΩ），而另一次阻值为几百欧姆（Ω），则可判定黑表笔接的是门极G。
在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极G，应用同样方法改测其它电极，直到找出三个电极为止。
也可以测任两脚之间的正、反向电阻，若正、反向电阻均接近无穷大，则两极即为阳极A 和阴极K，而另一脚即为门极G。
普通晶闸管也可以根据其封装形式来判断出各电极。
例如：螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为阴极K。
平板形普通晶闸管的引出线端为门极G，平面端为阳极A，另一端为阴极K。
金属壳封装（TO–3）的普通晶闸管，其外壳为阳极A。
塑封（TO–220）的普通晶闸管的中间引脚为阳极A，且多与自带散热片相连。
图8-15为几种普通晶闸管的引脚排列。
2．判断其好坏用万用表R×1k档测量普通晶体管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。
测量门极G与阴极K之间的正、反向电阻值，正常时应有类似二极管的正、反向电阻值（实际测量结果较普通二极管的正、反向电阻值小一些），即正向电阻值较小（小于2 kΩ），反向电阻值较大（大于80 kΩ）。
若两次测量的电阻值均很大或均很小，则说明该晶闸管G、K 极之间开路或短路。
若正、反电阻值均相等或接近，则说明该晶闸管已失效，其G、K极间PN结已失去单向导电作用。
晶体管元件认识及测量
①测出3AX31和9014两管共发射极连接的输入特性曲线，在方格纸上记下图示仪
所显示的特性曲线族。 ②从输入特性曲线上求取IB=20uA时，9014、3AX31的VBE值。
（4）晶体三极管反向击穿电压
输出特性 峰值电压范围 极性 功耗电阻 X轴 Y轴 阶梯信号 极性 阶梯选择 0～10V 正(+) 250Ω -2KΩ VCE：1V/度 IC：1mA/度 重复 正(+) 10μ A/级 VBE0.1V/度 基极电流 IC：0.1mA/度 VCE：10V/度 输入特性 ICEO（基极开路） BVCBO（基极开路） 0-100V
3AX81 ICEO，
总结锗管与硅管、普通二极管与稳压二极管的特点。 下次实验预习内容
5分
20分
实验教材（电子技术基础实验-陈大钦主编）P59-P63，单级共射放大电路。
亮度 电源 开关
极性 选择 扫描 电压 %
扫描电 压范围
保险 丝
功耗电 阻选择
电容 平衡
辅助电 容平衡
极 性
级/ 簇
重复/关 开关
调 零
测试 选择
实验内容 1、用万用表鉴别晶体三极管的性能 （1）先判断晶体管的基极； （2）判断晶体管的集电极； （3）判断晶体管的类型； （4）利用数字万用表测晶体管hfe值。
V（BR）CEO的测量 测出3AX31和9014两管（取 ICEO=2mA）的V （BR） CEO将击穿曲线记录于方格纸 上，并求取V
（BR） CEO的值。Fra bibliotek（5）晶体管穿透电流的测量 （VCEO=10 V） 测出3AX31的ICEO曲线，用方格纸记录图示仪的ICEO曲线。
1IC封装热阻的定义与测量技术
散热设计（一）IC封装热阻的定义与测量技术晨怡热管/news/42/2006-10-2 1:29:47日期:2005-11-6 23:34:35 来源:电子设计资源网查看:[大中小] 作者：刘君恺热度：热阻值用于评估电子封装的散热效能，是热传设计中一个相当重要的参数，正确了解其物理意义以及使用方式对于电子产品的设计有很大的帮助，本文中详细介绍了热阻的定义、发展、以及测量方式，希望使工程设计人员对于热阻的观念以及测量方式有所了解，有助于电子产品的散热设计。
介绍近年来由于电子产业的蓬勃发展，电子组件的发展趋势朝向高功能、高复杂性、大量生产及低成本的方向。
组件的发热密度提升，伴随产生的发热问题也越来越严重，而产生的直接结果就是产品可靠度降低，因而热管理（thermal management）相关技术的发展也越来越重要【1】。
电子组件热管理技术中最常用也是重要的评量参考是热阻（thermal resistance），以IC 封装而言，最重要的参数是由芯片接面到固定位置的热阻，其定义如下：热阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj为接面位置的温度，Tx为热传到某点位置的温度，P 为输入的发热功率。
热阻大表示热不容易传递，因此组件所产生的温度就比较高，由热阻可以判断及预测组件的发热状况。
电子系统产品设计时，为了预测及分析组件的温度，需要使用热阻值的资料，因而组件设计者则除了需提供良好散热设计产品，更需提供可靠的热阻资料供系统设计之用【2】。
对于遍布世界各地的设计及制造厂商而言，为了要能成功的结合在一起，必须在关键技术上设定工业标准。
单就热管理技术而言，其中就牵涉了许多不同的软硬件制造厂商，因此需透过一些国际组织及联盟来订定相关技术标准。
本文中将就热阻的相关标准发展、物理意义及测量方式等相关问题作详细介绍，以使电子组件及系统设计者了解热阻相关的问题，并能正确的应用热阻值于组件及系统设计。
封装热传标准与定义在1980年代，封装的主要技术是利用穿孔（through hole）方式将组件安装于单面镀金属的主机板，IC组件的功率层级只有1W左右，在IC封装中唯一的散热增进方式是将导线架材料由低传导性的铁合金Alloy42改为高传导性的铜合金。
三极管电阻测量方法
三极管电阻测量方法
测量三极管电阻的方法主要有以下几种：
1.利用万用表测量：选择合适的万用表档位，如电阻档或二极管档，将表笔分别连接到三极管的各个引脚，根据指示读取阻值。
需要注意的是，测量三极管电阻时，应确保电源电压合适，以避免对设备造成损坏。
2.基极电阻的测量：在测量基极电阻时，可以将万用表的红表笔接到基极，黑表笔接到发射极或集电极，读取阻值。
基极电阻的正常范围约为1kΩ至10k Ω。
3.集电极电阻的测量：在测量集电极电阻时，可以将万用表的红表笔接到集电极，黑表笔接到发射极，读取阻值。
集电极电阻的正常范围约为1Ω至10k Ω。
4.发射极电阻的测量：发射极电阻的测量方法与基极电阻类似，将万用表的红表笔接到发射极，黑表笔接到集电极，读取阻值。
发射极电阻的正常范围约为1kΩ至10kΩ。
5.判断三极管类型：在测量电阻的同时，可以通过观察电流放大系数来判断三极管的类型，如NPN型或PNP型。
将万用表打到二极管档，测量基极与集电极之间的正反向电阻，根据电阻值判断三极管类型。
车规级半导体功率器件测试认证规范
车规级半导体功率器件测试认证规范1 范围本文件规定了车规级半导体功率器件的测试认证要求。
本文件适用于汽车应用的硅基和碳化硅基半导体功率器件的测试认证。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 4937.31 半导体器件机械和气候试验方法第31部分：塑封器件的易燃性（内部的）GJB 33 半导体分立器件总规范GJB 128 半导体分立器件试验方法AEC Q101 基于失效机理的汽车应用分立半导体器件应力试验认证（Failure mechanism based stress test qualification for discrete semiconductors in automotive applications）AEC-Q005 无铅测试要求（Pb-free test requirements）JEDEC JESD 22 封装器件可靠性试验方法（Reliability test methods for packaged devices）IEC 60747-2 半导体器件第2部分：分立器件整流二极管（Semiconductor devices – Part 2: Discrete devices – Rectifier diodes）IEC 60747-8 半导体器件分立器件第8部分：场效应晶体管（Semiconductor devices – Discrete devices –Part 8: Field-effect transistors）IEC 60747-9 半导体器件第9部分：分立器件绝缘栅双极型晶体管（Semiconductor devices – Part 9: Discrete devices – Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)）MIL STD 19500 半导体器件总规范（Semiconductor devices, general specification for）MIL STD 750 半导体器件试验方法（Test methods for semiconductor devices）3 术语和定义AEC Q101-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
半导体器件两种结壳热阻测试方法对比研究
半导体器件两种结壳热阻测试方法对比研究发表时间：2018-10-17T09:48:28.250Z 来源：《基层建设》2018年第27期 作者： 李飞 安海华[导读] 摘要：对国际上公认的两种半导体器件结壳热阻测试方法美军标MIL-STD-750F和JEDEC标准进行对比测试研究。
西安卫光科技有限公司 陕西西安 710065
摘要：对国际上公认的两种半导体器件结壳热阻测试方法美军标MIL-STD-750F和JEDEC标准进行对比测试研究。通过双极性晶体管和MOSFET两种不同类型的器件，用Phase 12进行实测，得到了不同方法下的热阻值与曲线。分析了两种测试方法原理及测试结果的差异，科研生产提供参考。
关键词：一维传热；NMOSFET；结壳热阻Rthj-c；K系数；温度敏感参数TSP
一、热模型
近似认为半导体的热耗散结到封装外壳表面是一维路径下传热，将它和一个理想的热沉相接触。在其上表面施加一定单位的功率并均匀地分布在表面上，这个简单的热模型就是一个有限阶RC网络模型近似半导体封装器件热模型。封装热模型中，由若干个热阻和热容组成基本单元以一定的方式分布，这种分布式结构可近似为一个具有精细网格的模型网络。将该结构划分为许多个基本单元格，每个单元格的子网络由它自身的热容与相邻单元格间的热阻组成。由于结构函数与RC网络理论及其含义密切相关，因此引进时间常数概念，在结构函数中代表时间常数谱。这里定义的RC网络具有以下特征：网络是线性和无源的；驱动点行为已知；假定热流基本上是一维的[N2]。
在最简单的封装热模型中，含有一个热阻和一个热容。这两个因素是并联连接。给这个模型施加 PH的功率，温度将以指数形式上升：
（A1）
其中 （A2）
器件的物理结构通常是复杂的，并且具有多个时间常数。因此，以指数函数值表示器件的温度响应会更精确：
（A3）
二、美军标准结壳热阻测试
美国军用标准MIL-STD-750F方法3100系列和MIL-STD-883K方法1012.1的半导体器件结壳热阻的定义是：将器件表面与水冷铜热沉相接触，直接测量结与壳的温度差。确定结温Tj，壳温Tc以及热耗散功率PH，并且要求器件外壳与热沉良好接触。结壳热阻采用下式计算：
实验2、场效应晶体管参数测量
实验二 场效应晶体管特性的测量与分析一 前言场效应晶体管不同于一般的双极晶体管。
场效应晶体管是一种电压控制器件。
从工作原理看，场效应晶体管与电子管很相似，是通过改变垂直于导电沟道的电场强度去控制沟道的导电能力，因而称为“场效应”晶体管。
场效应晶体管的工作电流是半导体中的多数载流子的漂移流，参与导电的只有一种载流子，故又称“单极型”晶体管。
通常用“FET”表示。
场效应晶体管分为结型场效应管（JFET ）和绝缘栅型场效应管（MISFET ）两大类。
目前多数绝缘栅型场效应应为金属-氧化物-半导体（MOS ）三层结构，缩写为MOSFET 。
本实验对结型、MOS 型场效应管的直流参数进行检测。
场效应管按导电沟道和工作类型可分为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧耗尽型沟沟增强型耗尽型沟增强型耗尽型沟p n JFET p n MOSFET FET 检测场效应管特性，可采用单项参数测试仪或综合参数测试仪。
同时，场效应管与双极管有许多相似之处，故通常亦采用XJ4810半导体管图示仪检测其直流参数。
本实验目的是通过利用XJ4810半导体管图示仪检测场效应管的直流参数，了解场效应管的工作原理及其与双极晶体管的区别。
二 实验原理1. 实验仪器实验仪器为XJ4810图示仪，与测量双极晶体管直流参数相似，但由于所检测的场效应管是电压控制器件，测量中须将输入的基极电流改换为基极电压，这可将基极阶梯选择选用电压档（伏/级）；也可选用电流档（毫安/级），但选用电流档必须在测试台的B-E 间外接一个电阻，将输入电流转换成输入电压。
测量时将场效应管的管脚与双极管脚一一对应，即G （栅极）→ B （基极）；S （源极）→ E （发射极）；D （漏极）→ C （集电极）。
值得注意的是，测量MOS 管时，若没有外接电阻，必须避免阶梯选择直接采用电流档，以防止损坏管子。
另外，由于场效应管输入阻抗很高，在栅极上感应出来的电荷很难通过输入电阻泄漏掉，电荷积累会造成电位升高。