硅电压基准二极管温度系数测试系统

杨诚 廖承龙 林颖

摘要：硅电压基准二极管是高可靠性稳压二极管，其中温度系数是硅电压基准二极管的重要参数，由于该参数的测试方法对各项参数精度要求过高，国内现有设备都为仪器仪表单个组件，搭配起来用于试验验证，整个测试过程都为人工手动测试，而用于批量筛选试验的自动化测试设备国内外均未发现成品设备销售，本文采用一种模块化的方式构建测试，并采用计算机编程将各模块连接起来，达到自动化批量测试的功能。

关键词: 硅电压基准二极管 温度系数 自动化测试

一、温度系数测试原理

温度系数是硅电压基准二极管的重要参数，其测试方法为：在一定环境温度（通常为75℃）下通过恒流源对二极管反向施加一定的电流I_Z，保持30分钟后通过高精度数字万用表测试两端的电压值V_Z1；然后在另一个环境温度（通常为25℃）下反向施加一定的电流I_Z，保持30分钟后两端的电压值V_Z2，电压值保留小数点第5位。其温度系数α_VZ的计算公式如下。计算出α_VZ的值以后，按照相应产品规范要求进行对档，挑选出合格的产品。

（公式1.1）

计算出α_VZ的值以后，按照相应产品规范要求进行对档，挑选出合格的产品。

二、温度系数测试系统研究的必要性

在本系统设计之前测试方法是：将100~140只硅电压基准二极管产品串联，制作成温系板并放入烘箱中，然后采用高精度恒流源对温系板供电，稳定30分钟后再用高精度万用表测量产品的电压，并对数据进行配对计算。整个工程过程中测试方式都采用人工测试方式。硅电压基准二极管温系测试通常需要2个操作员工进行测试（1个负责念万用表上的数字，另1个负责记录），然后通过按计算器进行对档；而温系计算通常需要1名技术员计算（操作员不清楚office的使用），极大的占用人力成本以及时间成本，对于日益增长的市场需求，产品的交付变得越来越困难，同时人工测试、计算难免有错的时候，影响产品质量。

三、温度系数测试系统工作原理

该温度系数测试系统装置,包括:控制系统、测试恒力源、数字万用表、计算机、测试板和老化测试板。高精度测试仪器与控制系统与计算机相连接,控制系统与测试板相连接，老化测试板设有多个测试插口,每个测试产品之间是串联关系,老化测试板放置于高低温烘箱中，具体连接方式如图1所示。通过温度系数测试系统的技术方案,实现了硅电压基准二极管温度系数测试过程的自动化,能够有效控制每一个测试回路的通断,并记录多个温度值和在对应温度环境下测试得到的多个硅电压基准二极管的反向击穿电压,并进行分析计算,进而获得每个硅电压基准二极管的温度系数,提高了生产效率,节约了生产成本。

图1：测试装置原理图

四、温度系数测试系统各模块工作原理

在上一章节已经总体介绍该温度系数测试系统的工作原理，本章节详细介绍每个模块的功能，工作方式，工作原理以及模块直接相互配合工作方式。具体介绍如下：

图2是产品测试座，便于待测产品批量摆放，同时将待测产品串联起来，并且通过相应端口与恒流电源相连接，以便达到给产品供电的目的。

图3为产品测试板，将待测产品测试引脚引出，接触头一端与数字万用表相连采集电压值，另一端与产品引出端相连，通过电机旋转让每一只产品的引出端与接触头相连，达到每只产品电压测试的目的。

图4为测试控制系统，一方面控制电机的起停，达到旋转3度停留3秒钟的目的；另一方面在旋转前给计算机测试信号对数字万用表当前测试值进行记录。

图5为测试软件，用来控制恒流源以及万用表工作，采集相应的测试数据，并对测试数据按照公式1.1进行计算。

图6为数据计算后最终生成的测试数据报告

图2：产品测试座	图3：产品测试板
图4：测试控制系统	图5：测试软件界面

图6：测试报告

五、温度系数测试系统总结

温度系数测试系统是利用一些高精度仪器外接自行设计的测试板，通过测试软件控制仪器，并将数据按公式1.1计算，生成测试报告。整个过程只需要操作人员打开相应仪器、设备电源，便能够自动进行测试， 自动化程度高，减少人工操作（由2名操作人员1名技术人员精简为1名操作人员），同时温度系数测试系统在设计时，各部分组成采用模块化设计，只需更换其中某一个部分，就能够满足不同封装、不同型号的电压基准二极管使用，兼容性强。并且温度系数测试系统通过软硬件结合实现测试报告自动生成，减少人工操作的同时也提高了测试结果、计算结果的准确性，并且能够整个装置承受900V以上的高压要求。该温度系数测试系统也具有以下制作难度：

1、专用测试板以及控制系统的制作。测试板将测试仪器、计算机、待测产品连在一起，测试板的大小、角度、接触点工作方式，电机工作速率都决定了测试结果与待测产品是否能够一一对应，都会成为设计的关键。

2、测试软件数据采集方式、计算方式、报告的生成都决定了最终温度系数α_VZ值的准确性，都会成为设计的关键。

六、参考文献

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