一种二极管质量可靠性快速评价方法及系统

本发明属于电子元器件空间宇航应用可靠性评价领域，具体涉及一种二极管质量可靠性快速评价方法及系统。

背景技术：

1、元器件的可靠性是指其在一定的条件下在规定时间内正常工作的能力，通常用失效率λ来表示。对元器件可靠性评价的全过程称之为元器件质量保证，比如设计、制造、鉴定、筛选、选用和应用等。

2、在航天任务中，传统的二极管可靠性评价即质量保证是基于质量等级要求，而质量等级则是在晶体管的军用标准的通用规范和行业标准的采购规范里被规定。例如美军标mil-prf-19500中规定的jantx、jantxv和jans等级，国军标gjb中规定的普军、特军和超特军等等级，航天科技集团第五研究院的cast采购规范中规定的c、b和a等级，航天科技集团宇航标准中规定的yc和yb等级。共同的特点是对二极管的鉴定、批次性筛选、破环性物理试验(dpa)和周期性检验等试验方案和抽样要求做出规定。如果在航天任务中使用工业级或商业级二极管，则需要在第三方认证机构进行结构分析或dpa、筛选和考核试验等单批质量保证工作。

3、上述传统可靠性评价最主要的时间耗费包括老炼和寿命考核试验，老炼通常需要是240小时或360小时，寿命考核试验则需要1000小时或2000小时，导致符合质量等级要求的二极管的可靠性评价时间需要2个月到4个月的时间，同时也导致了较高的成本。

4、随着商业航天的快速发展，以及一些快速响应任务的需求，传统的宇航用二极管质量可靠性评价方法由于耗时长而难以满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服传统的宇航用二极管质量可靠性评价方法由于耗时长而难以满足要求的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种二极管质量可靠性快速评价方法，所述方法包括：

3、步骤s1：在设定温度下，绘制批次中所有二极管的i-v曲线；

4、步骤s2：根据i-v曲线计算缺欠因子d值；

5、步骤s3：分析批次中所有二极管在设定温度下的缺欠因子d值，确定数据的有效性；

6、步骤s4：与生产线大数据库中的在相同温度下的不同质量等级的二极管的缺欠因子d值进行对比，得出该批次二极管的质量可靠性信息，即该批次中不同缺欠因子d值的二极管所对应的不同质量等级。

7、作为上述方法的一种改进，所述设定温度为二极管最高工作温度。

8、作为上述方法的一种改进，绘制二极管的i-v曲线的方法为：利用晶体管参数测试仪或通过对二极管施加正向电压，用电流表测量二极管的正向电流，得到二极管i-v曲线。

9、作为上述方法的一种改进，所述根据i-v曲线计算缺欠因子d值，具体为：

10、d＝qv/kt ln(i/is-1)

11、其中，i表示二极管正向电流；is表示二极管反向饱和电流；v表示二极管正向电压；q表示单位电荷量；k表示玻尔兹曼常数；t表示工作温度。

12、作为上述方法的一种改进，所述确定数据的有效性，具体为：计算批次中所有二极管在设定温度下的缺欠因子d值的方差，当方差小于设定阈值时数据有效。

13、本申请还提供一种二极管质量可靠性快速评价系统，基于上述方法实现，所述系统包括：

14、绘制i-v曲线模块，用于在设定温度下，绘制批次中所有二极管的i-v曲线；

15、计算缺欠因子模块，用于根据i-v曲线计算缺欠因子d值；

16、分析有效性模块，用于分析批次中所有二极管在设定温度下的缺欠因子d值，确定数据的有效性；

17、评价质量等级模块，用于与生产线大数据库中的在相同温度下的不同质量等级的二极管的缺欠因子d值进行对比，得出该批次二极管的质量可靠性信息，即该批次中不同缺欠因子d值的二极管所对应的不同质量等级。

18、本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述所述的方法。

19、本申请还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如上述所述的方法。

20、与现有技术相比，本发明的优势在于：

21、1、基于半导体物理和引入制造缺欠因子，质量可靠性机理清楚；

22、2、基于半导体物理和引入制造缺欠因子建立生产线大数据库，包括不同质量等级产品所对应的m值等，从而建立了质量可靠性基线，并随着生产数量的累计不断进行修正；

23、3、测试和评价在几天内完成，实现快速的质量可靠性评价。

技术特征：

1.一种二极管质量可靠性快速评价方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的二极管质量可靠性快速评价方法，其特征在于，所述设定温度为二极管最高工作温度。

3.根据权利要求1所述的二极管质量可靠性快速评价方法，其特征在于，绘制二极管的i-v曲线的方法为：利用晶体管参数测试仪或通过对二极管施加正向电压，用电流表测量二极管的正向电流，得到二极管i-v曲线。

4.根据权利要求1所述的二极管质量可靠性快速评价方法，其特征在于，所述根据i-v曲线计算缺欠因子d值，具体为：

5.根据权利要求1所述的二极管质量可靠性快速评价方法，其特征在于，所述确定数据的有效性，具体为：计算批次中所有二极管在设定温度下的缺欠因子d值的方差，当方差小于设定阈值时数据有效。

6.一种二极管质量可靠性快速评价系统，基于权利要求1-5所述任一方法实现，其特征在于，所述系统包括：

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1至5任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种二极管质量可靠性快速评价方法及系统，所述方法包括：在设定温度下，绘制批次中所有二极管的I‑V曲线；根据I‑V曲线计算缺欠因子d值；对批次中所有二极管在设定温度下的缺欠因子d值计算均值和方差；与生产线大数据库中的在相同温度下的不同质量等级的二极管的缺欠因子d值进行对比，得出该批次二极管的质量可靠性信息，即该批次中不同缺欠因子d值的二极管所对应的不同质量等级。本发明的优势在于：基于半导体物理和引入制造缺欠因子，质量可靠性机理清楚；测试和评价在几天内完成，实现快速的质量可靠性评价。

技术研发人员：刘红民,范晓军,翁正
受保护的技术使用者：中国科学院国家空间科学中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14