GB T 4024-1983 半导体器件反向阻断三极晶闸管的测试方法.pdf
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1、中华人民共和国国家标准半导体器件反向阻断三极晶闸管的测试方法岛伽asurlngmethods for $emlconductor devJce Reverse b10cldng tr如dethyrlstor UDC 821.182 .318 =821 .117.1.(8 GB 4024-3 本标准主要适用于P门极反向阻断三极晶闸营的电、热特性和额定值的测试方法。对于N门极晶闸营、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸营等的一般特性和额定值测试方法,只要进行适当的极性变换和考虑象限特性,也可参照果用。本标准参照采用国际标准(1 E C) 147 - 2 H版物第:市第节反I1)fl断:脏川Ifl机.
2、111试j(.!的基本原理和147- , 1出版物11的反向阻断三极晶闸轩的主要额定值和特性两项标准。1 电、热测试的一般要求1. 1 引言本标准的所有电、热参数测试方法,在无特别说明时,均系指对单个反向阻断三极晶闸管以下简称器件)的试验和测量而言。测量精度与电源阻抗、电路参数、仪表、负载和电路类型等因素布关,应正确选择和考虑这些因素。本标准各项测试中的测试条件数值是对一胆情况而言,在各产品标准中根据具体情况可另行规定。1. 2 试验电源1. 2. 1 测试电路中的所有电源均应有钳位措施,以保护被试器件在通断、调整和测量时,不致由于浪涌等瞬态现象引起损坏。1. 2. 2 电源波动应不影响测量精
3、度。交流电源频率为50士1Hz,波形为正弦涯,披形失真系数不大于10%,直流电源波纹系数对于断态和反向特性测量应不大于1%,对于通态测量应不大于10%。1. 3 测量仪表和电路条件1.3. 1 仪表应再保护措施,以防止被测器件的故障或接线错误引起的过负荷。为防止不需要的半周脉冲进人示波器的放大器,可在电路中接人二极管保护。1. 3. 2 测量大电流器件时,电压测量结点应与电流传导结点分开。当测量电流时电路上的电压降和测量电压时电路上的电流引起的误差可观时,则必须对测量结果进行修正。当测量小电流时,应采取适当预防措施,确保杂散电容、电感不影响测量精度,并使寄生电路电流和外部漏电流远小于被测电流。
4、1.3.3 直流和交流电压表、电流表以及测量用分流器的精度一般应为0.5级或更高,且其阻抗对测量系统的影响应可以忽略。在下列情况可用低于0.5级精度的仪表za. 对测量结果没有重要影响的情况,b. 对判定产品合格与否没有重要影响的情况, 按国家标准没有0.5级标准仪表的情况。1. 4 环境条件1. 4. 1 室温测试大气条件a. 基准大气条件2温度250C、相对温度65%、气压1013mbar(毫巴), b. 仲裁试验大气条件:温度25士1oC、相对湿度63%-67 %、气庄360-1060mbar,国家标准局1983- 12 -15发布198.4 - 10 -01实施标准搜搜网各类标准行业资
5、料免费下载。B02,4一.8C. 常规试验大气条件z温度5-35C、相对温度45% -85%、气压860-t 1060mbar 0 当相对虚度和大气压对被测参数没有可观影响时,大气条件可仅以温度为准。当室温偏离25C较远,而温度对被测参数又有明显影响时,应按2SC对测量结果进行修正。1. 4. 2 被测器件在高、低温箱中或控温夹具上进行高温测试或低温测试时,温度起伏应在一!-+lC范围内,当温度对被测参数没高明显影响时,温差起伏在-2-卡2C范围内,杏则应对测量结果进行修正。在无特别说明时,高温测试指在TJm- 3 - 0 C温度下进行,TJm为额定最高结温,低温测试拍在额JE最低结瘟误差为0
6、-+3C下进行。1. 5 热平衡条件1.5. 1 如果把从施加功率到进行测量之间的时间增加倍,测量结果的变化不大于规定误差,则可认为达到了热平衡。1. 5. 2 所高电气试验除另有规定或在脉冲条件下完成测量外,均应在热平衡条件下进行。当试验条件引起被WIJ参数随时间产吃可观变化时,则应规定补偿该影响的方法。如规定被试器件在测过前,应保持在试验条件下的时问长矩。1. 6 基准点1. 6.1 温度辑:佳/A:管壳温度(Tc)基准点为在管壳上的一规定点。对于螺栓形Tl;壳,规在为六方底陀何d面的(11心处,点深1mm;对于凸台平极形管壳,为骨壳台面在径外周上的点,沿瓦径点深1mm。散热器温度(Ts)
7、基准点,为在大于管壳台面直径2mm处的散热器台面上的一规定点。当已坷JT壳或散热器台面温度梯度时,实际测量点可在其它位置,但测量结果必须按基准l.,.进行修正。1. 6. 2 电ff占主准斤I:电极电位的基准点称为电压基准点,规定为阴极。所谓施加电压是被测电极与电Jf)占(/,之间的电位差。1. 7 门极触发脉冲定义门极触发脉冲宽度tWG和门极脉冲上升时rJt1(;按图1定义。2 热特性测试2. 1 基本要求:22(寸-l t.G一t咽G图1门极触发脉冲撞形2. 1. 1 ),P住,i.温度.-般情况应采用特壳基准点温度(Tc)用自径不大于O.25mm的热偶,按1.6.1 要求规泣的),准,1
8、,(flL亩土电人热偶。应注意使热偶热端与f壳紧实地接触。热禹热端y-熔:焊而成(焊球11.件小fO.8mm),不可绞饵l或锡悍而成。在祖IJ址过ft,r11,热偶冷端可靠地保持在o或某4注:温度的,热喘不能;i路。如在风道fl测试,热偶居11风端,并应加以掩蔽。坏境温度(Ta)用精度适当的收银温度计测:t:。2. 1. 2 在l41J:1:热敏电压时,应注意避免紧接加热电流rt1断后,由过剩载流f和li?先铁路材料当包有时)川仁的非热瞬态;电压影响,应在非热瞬态效应衰减之后,而又在g(j(,且发作:可观变化之前进行测iito陀g热敏屯!王Vf一般在加热电流r11断后的0.5-1 ms间测注。
9、为消除非热瞬态效应影响,通常是在热敏电曲线t-_,延长ri纯部分至时间零,(/0)来得到被视IJ自温的热敏电nvo(见闻2)。非热瞬在放应对10古以|工的器件就尤为明显r。标准搜搜网各类标准行业资料免费下载GB 4024-88 vr I (对数I e 回2热敏电庄曲线2.2 熟阻测试(Rtb)2. Z. 1 目的z测量器件结到基准点之间的热阻。基准点温度有管壳温度Tc、散热器台面温度孔和环境温度1点分别对应的热阻为结壳热阻Rjc,结散热阻Rjs、总热阻Rja。本测试方法的叙述以测Rjc为准。如测J(Js或Rja或散热器热阻Rsa,必须对器件所带散热器、冷却方式、冷却条件等因素加以规定。当Tc和
10、Ts测得时,也可求出接触热阻Rcs。,2.2 原理电路及要求。,8. 原理被测器件通以JJIl热电流,产生损轻功率p,热、(i-衡时,由测得的结温TJ和基准l温度Tn按公式( 1 )计算结壳热阻。R, :c Jc立一一一一一-., 11; II; ._.,.- (1) P k述方法如对同一只被测器件分两步,施加两次不同的加热功率P1、矶,通过调节冷却条件使两次结温相窍,并测得对应的基准点温度Tz和Tc2t则可按公式(2)计算结壳热阻。R ,.= rI-T, je =a2.HH-m电,.,I.,I.,.(.2) P2- P1 采用公式(2 )方法的前提是热闹Rj在Pl歪矶市国应近似地常数,当第一
11、次功率P1:Z如回Z1 = 0时,Tcl: TJI: TJZt则公式(2 )变为公式(1)。公式(1 )、(2 )两种方法应能骂娘,仲裁时,以公式(2 )为基准方法。b. 电路及说明原理电路如图3所不ESz OUT i萄3罔1:E一_,TT_I卡:bn热功率F的加热电流(11)电源。此电源应能输出使被测器件结面达到戎接近额注:姑温的jJI热电流,此电it是在流或交流电流$标准搜搜网www_bzsoso_com各类标准行业资料免费下载GB 4024-83 12一一是当加热电流周期中断后的短时间内,流过被测器件监视其结温的直流热敏电流z13一一保持通态的触发电流,SI一一周期地中断加热电流11的电
12、子开关,S2一一当加热电流中断时而闭合的电子开关EF气一一热敏电压检测单元,W一一指示由加热电流在结中产生损耗功率P的功率表,或由相应的电流表、电压表的指示通过计算代替,如加热电流为单相工频正弦波、电阻性负载的交流电流,力日热功率按公式(3 )计算。p:盯lTAV+ f2 rToI2TAv. (3) 式中:!=ITRMs/1TAv-一波形因数,1TRMS -一为通态方均根电流。当电流导通角为180度时.! = 1.57.则加热功率按(4 )式计算zp=民。1TAV+ 2.46叶。12TAV . (4) 式中:1TAv一一额定通态平均电流A J 问。一一通态门槛电压.v.其值由图4确定,rTO一
13、一通态斜率电阻,Q,其值由图4确定。2.2.3 测试条件a. 加热电流11的大小z用公式(1 )方法,11产生的功率应使结温接近或达到额定结温,通常为额定通态电流$用公式(2 )方法,通过对两次加热电流及冷却条件的调节,应使两次测得的基准点温差尽可能大,以保证热阻的精度,b. 热敏电流12值应足够大,以使整个结面积导通,C. 测量Tc的基准点位置和热偶安装要求按1.6.1和2.1.1规定zd. 测量热敏电压民的时间应在中断加热电流后0.5-1ms期间,e. 被测器件的紧固压力或扭矩应予规定。rro Inf 4.S/TAV 1.S/TAV 吟。问M图42.2.4 测量程序a. 装有热偶的被测器件
14、按规定压力或扭矩紧固在可调温度的加热夹具上sb. 当采用公式(1 )求热阻时z加热夹具升温使被测器件结温达到额定结温TJm热平衡后,通规定的热敏电流,记录此时的热敏电压町,夹具适当降温后,被测器件预通一定的加热电流,调节冷却条件和加热电流值,通过监视Vf值,使结温达到TJm直,热平衡后,测量汇,根据最终的加热电流标准搜搜网各类标准行业资料免费下载GB 4024-83 TJm - Tc 算出P.所求热阻即为Rjc=,如果被测器件事先己做了热敏试验,则器件上夹具后的额P 定结温和热敏电压关系试验步骤可以省略,C. 当采用公式(2 )求热阻时,测量分两步进行。第一步,加热夹具升温使被测器件保持在较高
15、的温度,通加热电流在结产生的损耗功率为P,), 热平衡后,记录热敏电压Vf和基准点温度TC1。第二步,加热夹具降温使被测器件保持在较低的温度上,通以比第一步加热电流大的加热电流,并逐渐加大这个电流,同时,监视检流计零平衡指示,直到加热电流的损起功率P2使结温达到和第一步的相同值,即热敏电压和第一步的Vf值相同(检流计指针达到零平衡),记录基准点温度TC2。由测得的P1、TC1、P2,TC2即可算出热阻。对于双面散热的平板形器件,结壳热阻应按公式(5 )求出zRjc (A) Rjc (k) ( 5 ) jc Rjc(A)+Rjc(k 式中:Rjc(A)一一-被测器件阳极结壳热阻,R jc (k)
16、一一阴极侧的结壳热阻。2.3 瞬态热阻抗测试2.3.1 目的测量器件结到基准点(Tc和Ts或Ta)之间的瞬态热阻抗曲线。如器件带指定的散热器,并对冷却方式,冷却条件加以规定,本测试方法也可测量器件的总瞬态热阻抗曲线(Tj至Ta之间)。以下叙述以测量结壳的瞬态热阻抗ZJc (t)曲线为准。2.3.2 原理电路及要求a. 原理瞬态热阻抗实质是随时间变化的热阻,是器件在非热平衡时,即在通电加热过程或断电冷却过程的种热特性。测量瞬态热阻抗曲线有加热法和冷却法两种,两种效果是一致的,本标准采用冷却法。基本作法是被测器件通以产生损耗功率P的加热电流,热平衡后,斩断加热电流,同时记录作为时间函数的热敏电压盯
17、(t)和基准点温度?飞(1)。然后由预先作好的热敏斜率校准曲线,将Vf(1) 变换为结温与时间的函数。取各个时间点按公式(6 )计算瞬态热阻抗。(Tj (0) - Tc (0) ) -00 :r n L = 0.30一一:_R2 = 0.31-.-一一 (13) . c .l TSM .l TSM 正弦披形z1 T S M Iw _ _ _ _ Vc tw C = 0.32_:3 ,-,. _- L = 0.32一.一-R2二0(14). c .l TSM 式中:Vc一一电容器C的充电电压,v , Iw一一按图35所示定义的正弦半波底宽,ms , ITSM一-浪涌电流峰值,A。注g为使加在被损
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