双极型晶体管低频噪声测试夹具的制作方法

1.本实用新型涉及一种低频噪声测试技术领域，尤其涉及一种双极型晶体管低频噪声测试夹具。


背景技术：

2.双极型晶体管是一种电流控制器件，由两个背靠背pn结构成，电子和空穴同时参与导电以获得电压、电流或信号增益的晶体管。在内部组成的三层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区，当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，由此产生放大效应。
3.双极型晶体管具有良好的线性度、噪声特性、电流驱动能力以及优良的匹配特性。它们在模拟电路、混合集成电路中有着重要的应用，由其构成的比较器、运算放大器及集成稳压器等已经广泛的应用于航天星载设备和武器装备中。
4.双极型晶体管的噪声按物理来源通常分为四类：热噪声、散粒噪声、分配噪声和1/f噪声。热噪声是晶体管基区或各项电阻上载流子的不规则热运动产生的电流起伏，由于热噪声频谱是均匀的，又称为白噪声。散粒噪声是载流子不均匀通过势垒区时造成的电流微小起伏。分配噪声是由于载流子在基区中的随机复合过程所引起的ib、ic分配比例变化所产生的噪声。1/f噪声在晶体管噪声频谱中，低频时噪声急剧上升，与频率成反比例关系，主要是由器件表面清洁不好或内部有缺陷造成的，并且与半导体材料的纯度有关。分配噪声和1/f噪声能够很好地反映出器件的不完整性，从而表征器件的质量和可靠性。
5.相对于传统可靠性评价方法，双极型晶体管的低频噪声测试，具有对器件无损、测试结果直接、测试过程快速等优点，是可靠性评价和筛选中的一项重要指标。
6.双极型晶体管的测试电路如图1所示，在测试双极型晶体管低频噪声时，rb为源电阻，rc为偏置电阻，白噪声源是200双极型晶体管测试的激励源，通过源电阻rb输入到双极型晶体管4，调节基极电流或电压，使双极型晶体管4达到特定的噪声测试设定状态。晶体管的ce端作为噪声输出端，通过低噪声前置放大器400进行合适的信号放大，接入低频噪声测试系统500。
7.但是进行双极型晶体管低频噪声测试时，往往会产生干扰信号，影响检测的结果。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术中进行双极型晶体管低频噪声测试时干扰信号影响检测结果的不足，本实用新型的目的在于提供一种双极型晶体管低频噪声测试夹具，该夹具在双极型晶体管低频噪声水平测试中，起待测件定位，机械连接，屏蔽干扰，直流供电，保护待测件及低频噪声测试的作用，其可有效地减小干扰信号的影响，提高检测结果的准确性。
9.本实用新型还提供了一种双极型晶体管低频噪声测试夹具，包括：
10.底座；
11.设置在所述底座内的电路板，所述电路板上设置有用于测试双极型晶体管的测试
电路；
12.设置在所述电路板上的定位框，其用于安装待测的双极型晶体管；
13.设在底座上的屏蔽机构，所述屏蔽机构为所述电路板提供一个屏蔽测试电路的干扰信号和外部干扰信号的空间。
14.优选地，所述测试电路包括：偏置电路、白噪声输入电路以及输出电路；
15.其中，所述偏置电路用于向待测双极型晶体管提供直流电压；
16.所述白噪声输入电路用于向待测双极型晶体管提供激励源；
17.所述输出电路用于将所述待测双极型晶体管的低频噪声输送至低噪声前置放大器。
18.优选地，在所述电路板上所述偏置电路的两侧、所述白噪声输入电路的两侧和所述输出电路的两侧均设置有接地通孔，所述接地通孔通过所述底座接地。
19.优选地，所述底座上设置有连接所述测试电路的接插件。
20.优选地，所述接插件为接触件射频连接器。
21.优选地，所述定位框上开设有安装通孔，所述安装通孔用于容纳待测的双极型晶体管。
22.优选地，所述屏蔽机构包括盖体，所述盖体扣合在所述底座上并与所述底座形成密闭的空间。
23.优选地，所述盖体的内侧面上设置有压块，所述压块具有可伸入所述安装通孔的凸出部，所述凸出部与待测的双极型晶体管的上表面压接。
24.优选地，所述底座和所述盖体均采用黄铜材质制成。
25.优选地，所述定位框采用塑性材料制成。
26.与现有技术相比，本实用新型提供测试夹具在双极型晶体管低频噪声水平测试中，起到待测件定位、电路连接、机械固定、干扰信号屏蔽、直流供电、待测件保护及低频噪声测试的作用。通过设置屏蔽机构，可有效地减小外部干扰信号的影响，提高检测结果的准确性；通过在盖体和底座的接触面进行光滑处理使两个接触面成为光滑面，提高了其屏蔽能力；通过设置压块，当盖体和底座扣合时，压块压在待测双极型晶体管的正上方，确保待测双极型晶体管与电路板上连接点充分接触；使定位框采用塑性材料制成，进一步保证待测双极型晶体管与电路板充分接触；通过设置电路板以及插接件，使测试过程中电路连接简单迅速。
27.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本实用新型的目的。
附图说明
28.在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
29.图1为双极型晶体管低频噪声的测试电路图；
30.图2为本实用新型一实施例提供的双极型晶体管低频噪声测试夹具的爆炸图；
31.图3为本实用新型一实施例提供的扣合状态的双极型晶体管低频噪声测试夹具的结构示意图；
32.图4为本实用新型一实施例提供的底座的结构示意图；
33.图5为本实用新型一实施例提供的盖体的结构示意图；
34.图6为本实用新型一实施例提供的电路板的结构示意图；
35.图7为本实用新型一实施例提供的定位框的结构示意图；
36.图8为本实用新型一实施例提供的压块的结构示意图；
37.图9为本实用新型一实施例提供的接插件的结构示意图；
38.图10为本实用新型一实施例提供的定位螺钉的结构示意图；
39.图11为双极型晶体管低频噪声测试装置的结构框图。
40.附图标记说明：
41.1、盖体；2、压块；3、定位框；4、双极型晶体管；5、第一接插件；6、第二接插件；7、第三接插件；8、第四接插件；9、电路板；10、底座；11、定位螺钉；12、安装孔；13、第一定位孔；14、第二定位孔；15、第三定位孔；16、第四定位孔；17、接地通孔；18、微带线；19、接地平面；20、未覆铜的pcb绝缘通道；21、偏置电路；22、白噪声输入电路；23、输出电路；24、安装通孔；25、凸出部；26、第五定位孔；27、连接点；rc、偏置电阻；rb、源电阻；100、低噪声电压源；200、白噪声源；300、测试夹具；400、低噪声前置放大器；500、低频噪声测试系统；600、屏蔽室。
具体实施方式
42.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本实用新型中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
43.本实用新型提供了一种双极型晶体管低频噪声测试夹具，该测试夹具在双极型晶体管低频噪声水平测试中，起样品定位、电路连接、机械固定、干扰信号屏蔽、直流供电，待测件保护及低频噪声测试的作用。
44.如图2、图3所示，双极型晶体管低频噪声测试夹具(以下简称测试夹具)包括底座10、屏蔽机构、电路板9和定位框3。电路板9设置在底座10内，电路板9上设置有用于安装待测的双极型晶体管的定位框3以及用于测试双极型晶体管的测试电路；屏蔽机构设在底座10上，屏蔽机构为电路板9提供一个屏蔽测试电路的干扰信号和外部干扰信号的空间待测，可以有效隔离内、外部辐射信号，消除外界噪声对测试夹具内部电路信号的干扰，有效地减小干扰信号对测试结果的影响。
45.在一个实施例中，如图4和图5所示，屏蔽机构包括盖体1，底座10和盖体1上均设置有凹槽，盖体1扣合在底座10上并与底座10形成密闭的空间，该空间用于容纳电路板9、定位框3和待测双极型晶体管4；为了进一步提高测试夹具的屏蔽能力，可以对盖体1和底座10两者之间的接触面进行光滑处理，使两个接触面成为光滑面。底座10的底面上开设有多个用于固定定位框3的第一定位孔13；底座10的侧面还开设有多个用于安装接插件的安装孔12。底座10和盖体1可采用铜、铝等金属材料制成，本实施例中优选采用密度大，屏蔽效果好的黄铜材料制成盖体1和底座10。
46.在一个实施例中，如图6所示，电路板9上的测试电路包括包括偏置电路21、白噪声输入电路22以及输出电路23。其中，偏置电路21用于向待测双极型晶体管4提供直流电压；
输出电路23用于将待测双极型晶体管4的低频噪声输送至低噪声前置放大器；白噪声输入电路22用于向待测双极型晶体管4提供激励源。偏置电路21上设置有偏置电阻rc，白噪声输入电路22上设置有源电阻rb，白噪声源是双极型晶体管4测试的激励源，通过源电阻rb输入到待测试的测试双极型晶体管4。电路板9优选采用rogers 4350镍镀金板。在电路板9上，偏置电路21、白噪声输入电路22以及输出电路23的两侧分别均匀设置有接地通孔17，接地通孔17通过底座10接地，用以实现接地平面19等电势，保证接地回路良好。电路板9上的信号线采用微带线18，信号线与接地平面19之间通过未覆铜的pcb绝缘通道20实现隔离。电路板9上开设有与第一定位孔13向对应的第二定位孔14，第二定位孔14为贯穿电路板9的通孔，其用于固定定位框3。
47.在一个实施例中，为了便于将电路板9与位于测试夹具之外的低噪声电压源、白噪声源和低噪声前置放大器连接，测试夹具上还包括多个接插件，接插件穿设在底座10侧壁上的安装孔12内，接插件伸入测试夹具内的一端与测试电路电连接，位于测试夹具之外的另一端用于连接测试夹具之外的对应测试仪器。具体地，如图2、图9所示，测试夹具包括第一接插件5、第二接插件6、第三接插件7和第四接插件8，其中第一接插件5用于连接低噪声电压源和偏置电路21、第二接插件6用于连接低噪声电压源和白噪声输入电路22、第三接插件7用于连接白噪声源和白噪声输入电路22，第四接插件8用于连接噪声前置放大器和输出电路23。电路板9与测试夹具之外的测试仪器共地。测试电路的接插件接插件优选接触件射频连接器。
48.在一个实施例中，如图7所示，待测定位框3为绝缘体，其上开设有与待测的双极型晶体管4相适配的安装通孔24，安装通孔24用于容纳待测的双极型晶体管4，安装通孔24四周的定位框3上还开设有与第二定位孔14向对应的第三定位孔15，第三定位孔15为贯穿定位框3的通孔。组装测试夹具时，使用定位螺钉11依次穿过定位框3上的第三定位孔15、电路板9上的第二定位孔14，然后将定位螺钉11拧入底座10上的第一定位孔13，从而将电路板9和定位框3安装在底座10上。测试开始前，需要将待测双极型晶体管4装入安装通孔24，使待测双极型晶体管4与电路板9上连接点27接触。
49.在一个实施例中，为了确保待测双极型晶体管4与电路板9上连接点27充分接触，还可设置压块2。具体地，如图8所示，压块2上包括底板，底板上凸设有可伸入安装通孔24的凸出部25，底板上还开设有多个第四定位孔16，盖体1上开设有与第四定位孔16对应的第五定位孔26，使用定位螺钉11穿过第四定位孔16并拧入第五定位孔26，从而将压板固定在盖体1的内侧面上。当盖体1扣合在底座10上时，凸出部25伸入安装通孔24内与待测的双极型晶体管4的上表面压接，通过定位框3与压块2配合可确保待测双极型晶体管4与电路板9上连接点27充分接触。使定位框3优选采用塑性材料制成，进一步保证待测双极型晶体管4与电路板9充分接触。
50.本实用新型提供的测试夹具可应用于双极型晶体管低频噪声测试装置(以下简称测试装置)，如图11所示，测试装置括低噪声电压源100、白噪声源200、低噪声前置放大器400、低频噪声测试系统500以及本实用新型提供的测试夹具300。其中，低频噪声测试系统500主要由a/d数据采集卡、控制与分析软件、d/a波形输出卡等组成。低噪声电压源100通过测试电路向到待测双极型晶体管4输送直流电压，白噪声源200通过测试电路向待测双极型晶体管4提供激励源，待测双极型晶体管4的低频噪声通过输出电路23输送至低噪声前置放
大器400，低噪声前置放大器400通过磁屏蔽电缆将输出信号输送至低频噪声测试系统500。
51.为避免环境噪声以及测试系统对测试结果造成影响，整个测试链路在屏蔽室600中进行，低频噪声测试系统500在屏蔽室600外测试。
52.将测试系统及测试链路连接完毕后，将待测双极型晶体管4放入测试夹具300，保证双极型晶体管4与夹具接触良好。调节偏置电流、偏置电压、测试频率至合适条件，打开工作电源；调节低噪声前置放大器400的带宽和增益，使低噪声前置放大器400输出信号在低频噪声测试系统500量程内，设置低频噪声测试系统500的采样率、频谱分辨力和平均次数，待器件工作稳定，数据无明显异常后，开始进行数据采集，完成对待测器件的低频噪声测试分析。
53.最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式或实施例技术方案的精神和范围。