专利名称：半导体三极管内部偏置电阻的测试方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体三极管生产测试的技术领域，特别是一种通过测试半导体三极管的反向击穿参数而判断三极管偏置电阻值的方法。
背景技术：
带电阻三极管是将一只或两只电阻器与晶体管连接后封装在一起构成的，广泛应用于V⑶、彩电、影碟机、录像机、DVD、显示器等多种视频、通信类数字电子产品上。数字晶体管实际就是带电阻的三极管，有的仅在基极上串联一只电阻，一般称为R1，有的在基极与发射极之间还并联一只电阻R2 (如图I)。电阻Rl有多种电阻，类似标准电阻系列配制，电阻R2情况类似R1，电阻Rl与电阻R2可按多种方式搭配，因此数字晶体管的品种很多。数字晶体管内部集成了一个外接电阻偏置网络，为开关、逆变器、接口及驱动电路而量身定做，这种带有内置电阻的数字晶体管是高集成度与封装优势的结合，是手机、PDA、手持式游戏机、笔记本电脑及其它便携式应用的理想选择，可减少元件数目和成本，简化电路设计，占位面积小，有助于节省板空间、降低设计成本、简化电路设计并使到系统性能最大化，能满足超便携式应用对高度的要求。数字晶体管封装形式主要有SOT - 23、SOT 一 323、TO 一 92S等，内部由多种不同电阻(如2. 2K、4. 7Κ、10Κ、20Κ、22Κ、47Κ等等)的芯片分别组装而成，品种多达数百个。内部偏置电阻值的大小及其分布范围对整机产品的一致性、匹配性、性能和质量都有直接关系。因此，必须对其阻值大小进行控制，以提高产品可靠性。但是，目前的各大知名数字晶体管制造商ROHM、ONSEMI, KEC、TOSHIBA、DIODES、M0T0R0LA、PHILIPS、INFINEON、SIEMENS、FAIRCHILD、SAMSUNG 等在其产品技术资料中均未提及电阻值测试筛选方法。目前各数字晶体管用户对其来料内部偏置电阻的大小无法测试，只能依赖制造商用“晶体管特性图示仪”进行人工检测，即用肉眼观察每只管子的eb结的反向特性曲线，其缺点是生产的效率低、成本高、失误率高，所以设法改进测试方法以实现自动化设备来测试筛选偏置电阻是非常有必要的。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种半导体三极管内部偏置电阻的测试方法，以实现准确测量三极管偏置电阻值的大小，保证产品质量、提高检测效率、降低生产成本，为实现以自动化设备来测试筛选三极管偏置电阻提供可能。为解决上述的技术问题，本发明利用半导体三极管eb结(发射极-基极)发生反向击穿时所表现出的不同伏安特性来判断电阻值大小。由于数字晶体管的基极与发射极上并联了一只电阻，基极上又串联一只电阻，其等效电路如图1，测试时数字晶体管eb结的特性就与小信号晶体管eb结的反向特征有很大区别。一般晶体管的eb结反向特性曲线如图2所示，在6 IOV左右开始雪崩击穿，而数字晶体管的eb结串联电阻Rl及并联电阻R2电阻后，反向特性与一般小信号晶体管的差别很大，如图3所示。从图3曲线中，我们可直观地看到两段斜率不同的直线，以eb结击穿电压点为界分为两段。本发明正是利用这一曲线特性，采用了下述技术方案判定半导体三极管内部偏置电阻值的测试方法，用于测试的三极管结构为内部晶片上的基极上串联有第一电阻(R1)，三极管的基极与发射极上并联有第二电阻(R2)，其特征在于包括如下步骤步骤1，通过晶体管特性图示仪显示三极管的反向特性曲线图，根据反向特性曲线图中的拐点(B)初步确定三极管的eb结反向击穿电压U(BK)EBQ和反向电流
I;步骤2，将三极管设置在测试电路中，在三极管eb结上加一反向电压UB，该反向电压Ub要小于三极管eb结反向击穿电&U_■，三极管eb结上产生相应的反向电流Ib，随着反向电压的增加，反向电流逐渐上升，呈现一典型电阻特性，把测得的三极管eb结上两端所加电压的差值与电流差值相比，就得到第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)的电阻和值。步骤3，加大反向电压，使反向电压U。大于晶体管eb结反向击穿电SU_■，三极管eb结雪崩击穿，三极管eb结上并联的第二电阻(R2)被短路，测得相应的反向电流Ic，由于基极里有串联第一电阻(R1)，该电压值队与电流值I。相比就是第一电阻(Rl)的阻值，再把步骤I得到的第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)的电阻和值减去第一电阻(Rl)的阻值就是第二电阻(R2)的阻值；步骤4，根据第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)的阻值是否落入标准电阻值的误差范围来判别三极管是否符合规格要求。进一步地，为了减小在选取拐点不精确而带来的测试误差，在步骤2中选取反向电压时，不直接选反向特性曲线图中的拐点(B)对应的电压值，而是根据反向特性曲线在拐点(B)沿斜线下移10 40%处选取对应点(B ’ )和沿斜线上移10 40%处选取对应点(B ")，下移10 40%对应点(B丨)对应的反向电流为Ib,，上移10 40%对应点(B ")对应的反向电流为Ib ，反向电流Ib,和IB 的值可根据公式与拐点(B)的反向电流Ib的关系推算出，然后，根据反向电流Ib丨和IB〃分别测得下移10 40%对应点(B ')的反向电压Ub ,和上移10 40%对应点(B ")的反向电压Ub,,。下移10 40%对应点(B丨)和上移10 40%对应点(B ")对应的反向电流Ib丨和ΙΒ 与拐点(B)的反向电流Ib的关系公式为Ib, =〔O. 6 O. 9〕ΙΒ，Ib,, =〔O. 4 O. I〕Ic+〔O. 6 O. 9〕ΙΒ。特别地，对于测试的结构为内部晶片上的基极上只串联有第一电阻(Rl)的三极管，则采用如下步骤步骤1，通过晶体管特性图示仪显示三极管的反向特性曲线图，根据反向特性曲线图中的拐点(B)初步确定三极管的eb结反向击穿电压U(BK)EBQ和反向电流I ;步骤2，将三极管设置在测试电路中，在三极管eb结上加一反向电压Uc，反向电压Uc大于晶体管eb结反向击穿电压U_■，三极管eb结雪崩击穿，测得相应的反向电流Ic，该电压值Uc与电流值Ic相比就是第一电阻(Rl)的阻值；步骤3，根据第一电阻(Rl)的阻值是否落入标准电阻值的误差范围来判别三极管是否符合规格。本发明具有以下有益效果利用本发明的方法，可编为测试程序来控制设备自动测定三极管偏置电阻的大小，并自动判断是否符合规格要求，从而大大提高数字晶体管的检测效率和准确率，可以满足大批量生产要求，提高产品质量，降低生产成本。
图1为数字晶体管的等效电路不意图；图2为一般晶体管反向特性曲线图示意图；图3为数字晶体管反向特性曲线图示意图；图4为本发明选取拐点B和反向击穿点C的反向特性曲线图示意图；图5为本发明选取下移点B ’和上移点B "的反向特性曲线图示意图；图6为实施例一的反向特性曲线图示意图；图7为实施例二的等效电路示意图；图8为实施例二的反向特性曲线图示意图；图9为实施例二的等效电路不意图；图10为实施例三的反向特性曲线图示意图。
具体实施例方式参见图4，是型号为DTC 144ESA的eb结的反向特性曲线，我们可直观地看到数字 晶体管反向特性曲线为两段斜率不同的直线，以eb结击穿电压点为界分为两段。具体分 析，由于eb结上并联了 一个电阻R2,在eb结上一加反向电压,就有反向电流,随着反向电压 的增加，反向电流逐渐上升，呈现一典型电阻特性，把测出两端所加电压的差值与电流差值 相比，就是电阻R (等于Rl + R2)的值；当反向电压加到大于晶体管的eb结反向击穿电压 U(BE)EB0时，eb结雪崩击穿，eb结上并联的电阻R2被短路，但曲线不是垂直向上，因为基极里 有串联电阻R1，其倾斜部分直线的斜率(电压差除以电流差)就是电阻R1的值，再把R值减 去R1的值就是电阻R2的值。图4曲线中，反向特性曲线的三个点分别是原点A (UA，IA)、 击穿点B (UB，IB)和C (Uc, Ic)。特性曲线分布走向和数值为A (UA=0, IA=0) — B (Ub=21V, Ib=280 y A) — C (Uc=48V, Ic=1000 u A)。根据上述方法，偏置电阻值的具体计算公式如下R=R1+R2= (UB-UA) / (IB_IA);R1=(Uc-Ub)/(Ic-Ib)；R2=R-R1。根据图4反向特性曲线的实际读数，将A、B、C三点的数值代入上式，可得此产品的 电阻值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。参见图5，考虑到三极管耐压参数的离散性将直接导致击穿点的小幅度变化，为了 减小因此带来的测试误差，我们对采样点B作调整，在A、B、C三点连成的两条直线上，在B 点往A的方向下移20%、往C的方向上移20%，形成新的两个点B 7和B "，最终测试的取样 点是A、B丨、B "、C，如图5曲线。经过计算转换，具体的点数值为A(0，0)、B/ (UB,，IB, =0.8Ib)、B " (UB〃， IB =0. 2IC+0.8IB)和C (Uc, Ic)0这里要说明的是，对于新的两个点，其电流IB,和IB 可根 据公式推算出与IB的关系，但UB,和UB 则要根据电流值读出相应的值，并不能简单地按比 例计算，这正是避免误差的关键点。
所以，偏置电阻值的具体计算公式如下R=R1+R2= (UB, -Ua)/ (Ib , _IA)；Rl= (UC-UB )/(Ic-Ib-)；R2=R-R1。晶体管的测试系统一般包括测试主机和分选机，测试主机负责电参数测试，分选机根据测试结果将产品按不同档次分类，两者之间使用软件连接，通过软件可灵活控制各参数指标。所述测试系统因不同设备厂家软、硬件的不同而不同，但原理基本是大同小异。它一般可测试放大倍数Hfe，击穿电压BVcro、BVra()、BVEB，反向漏电流I 、Iebo,饱和压降VCE(sat)、Vbe (sat)、Vbe(oii) 等直流参数。而对于数字三极管的电阻值，按照常规的方法根本无法进行测试、筛选。利用本发明方法，编写以下测试程序，“M#”表示测试项目序号，“ ItemName”表示测试项目名称，“MinLimit”、“MaxLimit”分别表示该测试结果的最小和最大允许值，“Bias”表示测试条件，“Time”表示测试时间。“DIVID”是等同于除法的测试项目，“DELTA”是减法的意思。以上述型号DTC144ESA (NPN)产品为例，其规格书要求电阻值如下表I :
权利要求
1.判定半导体三极管内部偏置电阻值的测试方法，用于测试的三极管结构为内部晶片上的基极上串联有第一电阻(R1)，三极管的基极与发射极上并联有第二电阻(R2)，其特征在于包括如下步骤步骤1，通过晶体管特性图示仪显示三极管的反向特性曲线图，根据反向特性曲线图中的拐点(B)初步确定三极管的eb结反向击穿电压U_EBQ和反向电流I ;步骤2，将三极管设置在测试电路中，在三极管eb结上加一反向电压Ub，该反向电压Ub要小于三极管eb结反向击穿电&U_■，三极管eb结上产生相应的反向电流Ib，随着反向电压的增加，反向电流逐渐上升，呈现一典型电阻特性，把测得的三极管eb结上两端所加电压的差值与电流差值相比，就得到第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)的电阻和值；步骤3,加大反向电压,使反向电压Uc大于晶体管eb结反向击穿电压U_EBQ,三极管eb结雪崩击穿，三极管eb结上并联的第二电阻(R2)被短路，测得相应的反向电流Ic，由于基极里有串联第一电阻(R1)，该电压值队与电流值I。相比就是第一电阻(Rl)的阻值，再把步骤I得到的第一电阻(Rl)与第二电阻(R2)的电阻和值减去第一电阻(Rl)的阻值就是第二电阻(R2)的阻值；步骤4，根据第一电阻(Rl)和第二电阻(R2)的阻值是否落入标准电阻值的误差范围来判别三极管是否符合规格要求。
2.根据权利要求I所述的测试方法，其特征在于在步骤2中选取反向电压时，不直接选反向特性曲线图中的拐点(B)对应的电压值，而是根据反向特性曲线在拐点(B)沿斜线下移10 40%处选取对应点(B ')和沿斜线上移10 40%处选取对应点(B ")，下移10 40%对应点(B ^ )对应的反向电流为Ib,，上移10 40%对应点(B ")对应的反向电流为ΙΒ ，反向电流Ib,和ΙΒ 的值可根据公式与拐点(B)的反向电流Ib的关系推算出，然后，根据反向电流Ib ,和Ib,,分别测得下移10 40%对应点(B ’ )的反向电压Ub ,和上移10 40%对应点(B ")的反向电压Ub,,。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于下移10 40%对应点(B’ )和上移10 40%对应点(B ")对应的反向电流Ib ,和Ib,,与拐点(B)的反向电流Ib的关系公式为Ib , =〔O. 6 O. 9〕Ib,Ib,, =〔O. 4 O. I〕Ic+〔O. 6 O. 9〕ΙΒ。
4.判定半导体三极管内部偏置电阻值的测试方法，用于测试的三极管结构为内部晶片上的基极上只串联有第一电阻(R1)，其特征在于包括如下步骤步骤1，通过晶体管特性图示仪显示三极管的反向特性曲线图，根据反向特性曲线图中的拐点(B)初步确定三极管的eb结反向击穿电压11_·和反向电流I ;步骤2，将三极管设置在测试电路中，在三极管eb结上加一反向电压Uc，反向电压Uc大于晶体管eb结反向击穿电压U(BK)EBQ，三极管eb结雪崩击穿，测得相应的反向电流Ic，该电压值队与电流值I。相比就是第一电阻(Rl)的阻值；步骤3，根据第一电阻(Rl)的阻值是否落入标准电阻值的误差范围来判别三极管是否符合规格。
全文摘要
本发明公开了一种判定半导体三极管内部偏置电阻值的测试方法，在三极管eb结上加反向电压，反向电压小于反向击穿电压，eb结上产生反向电流，把测得的三极管eb结上两端所加电压的差值与电流差值相比，得到第一电阻与第二电阻的和值，加大反向电压，使反向电压大于反向击穿电压，三极管eb结雪崩击穿，eb结上并联的第二电阻被短路，测得相应的反向电流，该电压值与电流值相比就是第一电阻的阻值，根据电阻的阻值是否落入标准电阻值的误差范围来判别三极管是否符合规格要求，这样的方法，实现准确测量三极管偏置电阻值的大小，保证产品质量、提高检测效率、降低生产成本，为实现以自动化设备来测试筛选三极管偏置电阻提供可能。
文档编号G01R27/08GK102944825SQ20121044919
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者杨林, 严向阳, 张国光, 庞学景, 徐庆文, 姚剑锋, 刘晓荣, 张国俊, 杨谱, 陈祺, 代新鹏 申请人:佛山市蓝箭电子股份有限公司