测试技术的发展

 

干货来了

 

 

1.1 测试用到的仪器：电流表与电压表

 

1820年，奥斯特意外地发现载流导线的电流会作用于磁针，使磁针改变方向。后人在此基础上发明了电流计，即利用电磁力矩使指针转动一定力度，F = I * B * L * sinα。在保证磁场强度与导体长度不变的情况下，仅仅改变电流I的大小，就可形成与电流成正比的力矩。

 

 

上面的电流计灵敏度高，只能测量微弱的小电流，无法实际应用。接下来，我们通过搭配电阻，构造实际的电流表与电压表。

 

假设电流计的内阻为r

 

如上图电路图中：Im = I + U/R = I + I * r / R 即为所测电流 

如上图电路图中：Vm = I * (R + r) 即为所测电压

 

我们已经了解到电流表与电压表的原理，那么接下来就可以进行测试了

 

1.2 测试基础器件：电阻，二极管

 

如果测量某一点的电流，则需要将该点断开，再将电流表串联进去，注意要区分正负极；  

 

如果测量某两点的电压，则直接将电压表并联在这两点。

 

首先对于电阻的阻值测试。

R = V / I

V为电压表测试得电阻两端的电压，I为电流表测试得流经电阻的电流

依据欧姆定律，两者相除可以计算出电阻的阻值

 

 

下来将我们所学到的二极管理论知识与实际相关联

 

无论是哪种二极管，我们都可以区分P极或N极 ， 一般可用万用表二极管档位测试。

万用表的二极管、电阻、通断档位，是指FIMV，就是给驱动电流，测试电压。一般我们测试模拟器件，都是给电流、测电压（FIMV），给电压、测电流（FVMI）。

 

先将二极管打到二极管档位，红/黑表笔接二极管管脚。

万用表显示有值（一般不大于1.2V），则此刻红表笔接的为P极、黑表笔接的为N极；

万用表显示OL，则此刻红表笔接的为N极、黑表笔接的为P极；

 

对于一些集成电路芯片，内部都集成有ESD保护二极管，这就成了测试芯片开短路的方法。

 

对于一般二极管，主要有三项参数VF、VBR、IR，之前也有提到过。

其中VF与VBR是分别给二极管正向与反向1mA的电流，测量此时二极管两端的电压，这里需要提前估摸电压值匹配电阻，避免因电流过大而烧毁器件。

IR是给二级管施加反向电压，电压值一般取VRWM，测量此时的漏电流。

 

 

一个真实的案例是测试WK7KB0的Vz值，根据规格书电参，Vz@5mA = 7.13~7.88V。

依据目标值7.5V，搭配1KΩ电阻，计算出供电电压，然后模拟出来的一种测试方法。

 

而在实际测试中，因目标值可能发生漂移或线缆的阻值，而使得测试不准确。所以，将万用表串联在电路中，检测电流值，调整供电电压，使得电流值固定在5mA。

 

 

1.3 测试基础器件：三极管，MOS管

 

1.3.1 三极管的测试：基于DataSheet

 

OS测试：不管是PNP还是NPN，总是能测出来两个二极管的正向压降

 

 

BVCEO…：PN结的反向电压，这里不知道是不是我的问题，有兴趣的朋友同学可以试着仿真一下

 

ICBO…：PN结的反向漏电流，可能我给的电压太小了，或者是因为剩余的一个脚Floating？

 

hEF：电流的放大倍数

hEF1 = 149/0.66

          ≈226

（Ie = 150mA\Vce = 10V）

 

 

 

hEF2 = 99.6/0.363

          ≈274

（Ie = 0.1mA\Vce = 10V）

 

 

VCES…这个就不解释了啊，我忘记了，哈哈哈！

 

 

1.3.2 MOS管的测试：基于DataSheet

 

BVDSS：漏极与源极的击穿电压

 

测试时将Gate与Source短路接地，使器件处于关断状态，并在Drain与Source之间施加一个特定电流，测量此时的漏源电压。

 

 

IDSS：截止状态下的漏源泄露电流

 

测试时将Gate与Source短路接地，使器件处于关断状态，并在漏极与源极之间施加一个特定电压（通常略低于BVDSS），测量此时的漏源电流。

IGSS：栅源之间的漏电流

 

测试时将Drain与Source短路接地，并在Gate与Source之间施加一个特定电压，测量此时栅源之间的漏电流。

Vth：开启阈值电压

 

测试时将Drain与Gate短路，并在其与源极之间施加一个特定电流，测量此时漏源之间的电压。

RDSON：=Vds/Id（导通状态下漏源之间的导通电阻）

 

测试时在Gate与Source之间施加一个大于Vth的电压以保证器件开启，然后在Drain与Source之间施加一个规定电流，测量此时漏源之间的电压。

RDSON=Vds/Id = 0.578 / 0.5 = 1.156 Ω

 

VFSD：寄生二极管的正向压降

 

测试时将Gate与Source短路，在Source与Drain之间施加一个规定电流，测量此时源漏之间的电压。如下图中有个小错误，就是我把Gate悬空了。如果测试的话要将G/S短接起来，防止寄生电容误开启MOS，MOS管真实应用中也应该避免将G悬空。

 

如下为用Multisim仿真数值与DataSheet参数对比，结果Pass

 

 

好了，就先到这了吧！

 

以上内容都有仿真+实测过，大家有什么问题可以给我发私信！

 

还没想好下次写什么，有想了解的半导体测试知识，可以联系我。

 

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