* 為中車集團(tuán)株洲電力機(jī)車研究所定制的半導(dǎo)體器件靜態(tài)特性綜合試驗(yàn)臺(tái)

用于晶閘管、 整流管等半導(dǎo)體器件的阻斷特性測(cè)試、門極特性參數(shù)VGT、lGT、通態(tài)電壓測(cè)試、維持電流測(cè)試,各參數(shù)均采用計(jì)算機(jī)顯示, 一鍵式操作測(cè)試精度高,操作便捷,是半導(dǎo)體器件測(cè)試的必備設(shè)備。

一、概述

  DBC-223型半導(dǎo)體器件靜態(tài)特性綜試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試方法符合JB/T7626-2013中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

該設(shè)備具有如下特點(diǎn)：

1. 該測(cè)試系統(tǒng)是一套靜態(tài)綜合的測(cè)試系統(tǒng)，綜合測(cè)試參數(shù)多，技術(shù)水平較高。

2. 該測(cè)試系統(tǒng)是一套大電流、高電壓的測(cè)試設(shè)備，對(duì)設(shè)備的電氣性能要求高。

3. 該系統(tǒng)是一套靜態(tài)參數(shù)的集成測(cè)試系統(tǒng)，因此該設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜

4. 該系統(tǒng)的測(cè)試控制完全采用自動(dòng)控制，測(cè)試可按測(cè)試員設(shè)定的程序進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。

5. 該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)記錄測(cè)試結(jié)果，并可將測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)化為EXCEL文件進(jìn)行處理，還能實(shí)時(shí)打印測(cè)試結(jié)果。

6. 該測(cè)試系統(tǒng)是半導(dǎo)體器件檢驗(yàn)測(cè)試中不可缺少的專用測(cè)試設(shè)備。

 該套測(cè)試設(shè)備主要由以下幾個(gè)單元組成：

1) 門極觸發(fā)參數(shù)測(cè)試單元

2) 維持電流測(cè)試單元

3) 通態(tài)電壓參數(shù)測(cè)試

4) 阻斷參數(shù)測(cè)試單元

5) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

二、技術(shù)條件

2-1 環(huán)境要求：

A.  環(huán)境溫度：8—35℃

B.  相對(duì)濕度：小于75%

C.  大氣壓力：86Kpa—106Kpa

D.  海拔高度：1000米以下

E.  電網(wǎng)電壓：AC220V±10%無(wú)嚴(yán)重諧波

F． 電網(wǎng)頻率：50Hz±1Hz

G． 電源功率：小于5KW

 H． 供電電網(wǎng)功率因數(shù)：＞0.9

2-2 主要技術(shù)指標(biāo)：

   2-2.1  門極觸發(fā)特性

1. 門極觸發(fā)電壓：0.30—5.00V 分辨率0.01V 精度±5%±0.02V;

2. 門極觸發(fā)電流：10—500mA  分辨率1mA  精度±5%±1mA

3. 陽(yáng)極電壓：12V；

4. 陽(yáng)極串聯(lián)電阻：6Ω；

5. 測(cè)試頻率：?jiǎn)未巍?/span>

2-2.2  維持電流

1. 陽(yáng)極電壓：12V；

2. 維持電流：10—500mA  分辨率1 mA  精度±5%±1mA;

3. 測(cè)試頻率：?jiǎn)未巍?/span>

4. 預(yù)導(dǎo)通電流： 30A，衰減波

2-2.3通態(tài)壓降測(cè)試

1. 通態(tài)峰值電流：500—10000A，分辨率1A，精度±3%±10A；

2. 通態(tài)電壓：0.20V—9.99V，分辨率：10mV；準(zhǔn)確度±3%±10mV；

3. 測(cè)試頻率：?jiǎn)未巍?/span>

4. 通態(tài)電流達(dá)到電流峰值的時(shí)間：≥5ms；

2-2.4 阻斷測(cè)試

1. 阻斷電壓（V_DRM\V_RRM）：200—6000V，分辨率10V，準(zhǔn)確度±3%±10V；

   分兩檔：200-999V  分辨率10V，準(zhǔn)確度±3%±10V；

1000-6000V  分辨率10V，準(zhǔn)確度±3%±10V；

2. 阻斷漏電流(I_DRM\I_RRM)： 1—100mA    精度 ±3%±0.1mA

3.保護(hù)漏電流：1-99mA

計(jì)算機(jī)設(shè)定測(cè)試時(shí)斷態(tài)/反向峰值電壓的保護(hù)電壓數(shù)值及斷態(tài)/反向峰值電流的保護(hù)電流的數(shù)值。

4. 測(cè)試頻率：50H_Z；

5. 測(cè)試方式：手動(dòng)測(cè)試方式；

三、功能概述

3-1測(cè)試范圍

該套測(cè)試設(shè)備主要可測(cè)試以下參數(shù)：

1. 門極觸發(fā)測(cè)試：V_GT、I_GT

2. 維持電流測(cè)試：I_H

3. 通態(tài)電壓測(cè)試：V_TM、I_TM 

4. 阻斷參數(shù)測(cè)試：V_D、V_R 、I_D、I_R

3-2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是該設(shè)備的中心控制單元，設(shè)備的所有工作程序，工作時(shí)序，開關(guān)的動(dòng)作狀態(tài)，數(shù)據(jù)的采集等均由計(jì)算機(jī)完成。

 計(jì)算機(jī)采用的是研華工業(yè)控制機(jī)，機(jī)箱為610H型，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)，排風(fēng)量大等特點(diǎn)。

在計(jì)算機(jī)中，安裝有美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡NI6221。

NI PCI6221是一塊多功能的數(shù)據(jù)采集卡，具有三組數(shù)據(jù)端口，16/8個(gè)模擬量輸入端口，兩個(gè)模擬量輸出口、兩個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器。

        6221-1數(shù)據(jù)采集卡的定時(shí)器端口及模擬輸入/輸出端口功能：

  PLC控制系統(tǒng)

 PLC控制系統(tǒng)是該設(shè)備的安全控制單元，設(shè)備的所有控制電源、主電源、故障等均由PLC控制。

PLC輸入端口功能：                                   

 PLC輸出端口功能：                                

 四、安全措施

     該設(shè)備為大電流試驗(yàn)設(shè)備，因此為了保證測(cè)試人員及設(shè)備的安全，采用了多重保護(hù)措施。

1. 半導(dǎo)體靜態(tài)特性綜合測(cè)試臺(tái)是一臺(tái)大電流、高電壓的測(cè)試設(shè)備。綜合參數(shù)多，電流大、電壓高，開關(guān)動(dòng)作頻繁，因此對(duì)該設(shè)備的開關(guān)器件必須進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，在該測(cè)試系統(tǒng)中，我們?cè)O(shè)計(jì)了電動(dòng)推桿開關(guān)，用該控制技術(shù)，達(dá)到了綜合控制及電流及電壓切換的要求。

2. 為了保證元件未測(cè)試前在安全地上，采用開關(guān)將元件的陰陽(yáng)極短接。

3. 為了保證操作人員及檢修人員的安全，設(shè)置了開機(jī)柜后門斷主電源的功能。

4. 為了保護(hù)計(jì)算機(jī)及設(shè)備的安全，線路中設(shè)置了自鎖功能，即當(dāng)控制與主電路帶電時(shí)，計(jì)算機(jī)電源無(wú)法關(guān)閉；當(dāng)計(jì)算機(jī)電源未打開時(shí)，控制與主電路無(wú)法帶電。

5. 為了操作人員的安全，采用了光柵儀器，即當(dāng)可視門上方有人手時(shí)，安全門則歸位，測(cè)試也將停止。

6. 為了保證測(cè)試中設(shè)備的安全，電路中設(shè)置了安全門鎖夾具的功能。即當(dāng)安全門閉合后，夾具無(wú)法進(jìn)行升降及加壓工作。

7. 為防止設(shè)備陰極和陽(yáng)極突然短路，設(shè)置了測(cè)溫報(bào)警即利用測(cè)溫技術(shù)PLC檢測(cè)到主回路有短路現(xiàn)象則立即斷開主回路電源且故障指示燈亮；此外若DC24V突然短路也有故障報(bào)警同時(shí)PLC將主電源和控制電源關(guān)閉。

8.  為了直觀的觀察設(shè)備狀態(tài)，在計(jì)算機(jī)柜側(cè)面安裝了三色燈。當(dāng)設(shè)備處于任何故障時(shí)，紅燈亮（故障請(qǐng)查閱PLC故障信號(hào)）;當(dāng)設(shè)備處于準(zhǔn)備或不測(cè)試時(shí)，黃燈亮；當(dāng)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，綠燈亮。