毕业设计（论文）基于半导体终端设备的三极管性能测试

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1、苏州工业园区职业职业技术学院苏州工业园区职业技术学院毕业设计2011届2011 年 03 月 03 日项目类别： 工业案例 设计名称： 基于半导体终端设备的三极管性能测试 专业名称： 应用电子技术 姓 名 ： 学 号 ： 班 级： 指导教师： 毕业论文任务书系部： 电子工程系 项目类别：毕业论文项目题目：基于半导体终端设备的三极管性能测试指导教师： 职称：讲师类别：专职学 生： 专业：应用电子班级1、毕业论文任务及目标任务：基于半导体终端设备及相关软件对三极管进行性能指标的检测，确定材料属于良品还是不良品。目标：1) 完成设备的简介，三极管的性能检测，图片解析；2) 提交一份2000字的论文报

2、告。 2、毕业论文的主要内容 1）介绍终端设备和软件的基础原理及应用；2）利用Spektra测试软件完成三极管的性能测试；3) 示例相关测试图片信息，更有力于进行直观分析；4）写出相应的使用说明和使用效果与改进和改进意见。3、主要参考文献（若不需要参考文献，可注明，但不要空白）【1】 QuickMark应用，北京航空航天大学出版社【2】 Spektra20入门学北京邮电大学出版社【3】 Seminar MR-1300结构学及基础应用黑龙江科学技术出版社4、进度安排项目各阶段任务起止日期（20102011年）1资料收集、阅读文献和资料2010-11-032论文方案设计、模块规划2010-11-2

3、03终端设备介绍，软件原解析2011-01-154相关图片截取及介绍2011-02-275撰写课毕业论文2011-03-03 目录摘要4前言5一、设计目的5二、SPKR20-TT/A TESTER基础及终端操作61、测试项目分析71.1 POWER TR TEST ITEM的含义：71.2 三极管的几种状态：72、SPEKTRA20-T T/A 的基本组成及配置72.1 主体的前面内部结构72.2 主体的后面板接线82.3 TESTER内部B/D的作用10三、TESTER 测试原理及连接方法111、TESER的测试原理112、TESTER与计算机和H/D的连接12四、ESTER的启动与关闭步骤

4、121、TESTER的启动12五、OPERATION 终端屏幕菜单操作131.系统的启动132.STATION的程序JOIN(连接)143.DATDLOG 的设置方法164. EDITOR的使用19六、参考文献22结 束 语23致 谢23 摘要此论文是针对半导体产品，如：POWER管，MOS管等产品材料通过相关测试软件对材料进行系列的项目性能的测试。本文以POWER材料作为模型，对产品进行各项性能的测试，具体分析每项性能的原理，文中详细的介绍了，测试软件的使用方法和原理，结合原理和图片的方式，简洁直观，一目了然，直接可以得出想要的效果和最后的测试结果。根据测试的性能数据结果，可以直接对产品材料

5、的优良进行评测，对以后的产品质量把关有莫大的帮助和作用。 前言中文名称：半导体英文名称：Semiconductor定义：材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降。随着数码时代的兴起和与时俱进的市场需求，半导体这个电子“原料”加工行业，无疑有着无可替代巨大的市场空间和无言的价值，半导体的运用很庞大，通俗点，只要用到电的设备，无疑半导体的材料就是它的灵魂。半导体的分类，按照其制造技术可以分为：集成电路器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，

6、虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。随着电器市场的需求，人们对产品的性能越来越重视，着对于半导体行业来说，对产品材料的性能指标的把关相当重要，所以材料的性能测试时最后一道工序，起到至关重要的一步。一、设计目的1.设计要求本文设计的测试软件是通过材料的相关标准性能指标测试程序，对材料进行好坏的筛选，指出材料的不良处，对达不到要求指标的材料进行分析。由于是测试软件，所以测试系统设备必须处于开机工作和联网状态下，通过性能的测试，分析失败的原因可以更好的控制不良材料的产生。

7、首先，无论什么材料，在测试前，测试软件里必须要有各个材料的标准性能指标的程序，此标准是无法也是不能更改的，它就是一个性能的测试范围，如果测试的结果在其范围内，那就是良品，如果有任何的偏差不在测试程序范围内，就是不良品，从而可以看到是哪一项性能指标不过，软件会记录下每次测试的结果，从而对材料进行分析，避免以后再次出现此类的问题。2.设计意义 在论文中，选择了POWER材料中的一种三极管作为模型，通过测试软件对其进行系列的性能指标测试，得到结果后，进行性能分析。 通过此软件，可以更快捷更清楚的及时了解到产品材料的好坏，及时的处理不必要的产品质量事故。 二、SPKR20-TT/A TESTER基础及

8、终端操作 SPKR20-TT/A TESTER是半导体行业最新的测试系统，能够提供高快的速度和精确的测试，此测试系统适合于晶片探索、最终生产、数量控制和收入以及测试环境检验，它的最大工作电压是1500V，最大工作电流是30A。 TESTER SPEKTRA 201、测试项目分析 1.1 POWER TR TEST ITEM的含义：1）ICES：B和E短接，C与E之间的泄露电流；2）ICBO：E开路，CB两极之间的泄漏电流；3）ICEO：B开路，CE两极之间的泄漏电流；4）IEBO：C开路，BE两极之间的泄漏电流；5）BVCES：BE短路，CE之间的反向击穿电压；6）BVCEO：B开路，CE之间

9、的反向击穿电压；7）BVCBO：E开路，BC之间的反向击穿电压；8）BVEBO：C开路，BE之间的反向击穿电压；9）VCE（SAT）：晶体管处于饱和工作状态时，CE之间的饱和电压；10）VBE（SAT）：晶体管处于饱和工作状态时，BE之间的饱和电压；11）VFCE:晶体管处于导通工作状态时，CE之间的正向电压；12）BTON（即VBE（ON）：测量BE之间的正向开启电压；13）HFE：当晶体管处于静态工作状态时，测量晶体管的静态放大倍数，HFE=IC/IB。1.2 三极管的几种状态：饱和状态：发射结正偏，集电结正偏；放大状态：发射结正偏，集电结反偏；截止状态：发射结反偏，集电结正偏；倒相工作状

10、态：发射结反偏，集电结反偏。 2、SPEKTRA20-T T/A 的基本组成及配置SPEKTRA20-TT/A 是参TR产品进行测试的主要设备,其通过电缆(CABLE)控制HADLER 进行测试,一般每个TESTER最多可以带五个HANDLER,但考虑到其处理的速度,现在一般只带两个HANDLER. TESTER-TT /A的基本配置:TESTER主体.PC机和打印机.其中TESTER主体在测试过程中进行数据采样,测试.结果分析的主要设备.PC机的配置是为了通过键盘的操作,对TESTER进行操作;如需要把测试结果打印出来,可以配备一个打印机. 2.1 主体的前面内部结构MODEL SPEOTR

11、A20-TT/ABREAKERRESETOPERATESTANDBY操作面板板模拟插槽CPU插槽检查面板数字插槽电源提供单元 图为主体的前面内部结构2.2 主体的后面板接线 多路转换B/D AN-4(BNC) TERMINLS(终端) 一 点接地端 高压单元 大电流单元 机架接地 A-F STATION 图为主体的后面板接线 2.3 TESTER内部B/D的作用在TESTER内部,有上下两层插槽,其分别插有两种BOARD,其上面那层SLOT中插的为ANALOG（模拟） B/D,下面在那层SLOT中插的为LOGIC（数字） B/D. 3.1 模拟 B/D型号B/D的名称Multiplexer R

12、elay功能PT8801多路模拟转换控制板通过RELAY使SPEKTRA20-TT/A的模拟PT8379电流发生板在测量时作为电流源，可分为Ib,IcP-8380低压发生板在测试HIL和DC GAIN时作为电压源 100MV-80VP-9207高压B/D(NPN)在测量NPN型器件的击穿电压和漏电流时,该板可以提供+1KV的电压(POIS1位置是固定不变的)P-9208高压B/D(PNP)与P-9207相拟,只是为PNP器件提供-1KV的电压（POIS2位置也是固定不变的）PT8841I-V变换板将电流或电压按比例进行变换GMPA专用于测量MosFET的X-WPPLY专用于测量MosFET的P

13、-8301A/D D/A转换板把CPU来的数字信号转换为模拟信号,把 测试结果转换为数字信号PT8829时间控制B/D用于控制测试时间PT920168000 CPU B/D接收和处理来自计算机的软件控制信号，它的位置是固定不变的。3.2各种板子的具体作用：模拟板：1）、NPN HV BOARD：测量BV、IL时最大可以提供+1000V的电压； CLAMP功能； POWER WAIT 功能（等待电源稳定），位于第一个槽，位置不可变！2）、PNP与NPN类似，只不过可以提供-1000伏的电压；位于第二个槽不可变！3）、LOW VOTAGE BOARD：测量HIC、IB、BTON时最大可提供+80伏

14、的电压；可以测量VSAT、VF、BTON，电压范围（0-20伏）；CLAMP功能；4）、CURRENT BOARD：IC B/D在测量VSAT、BV、VF、VDSON、BTON时可以提供0-20安培的电流；IB B/D在测量VSAT、IB、BTON时可提供0-20安培的电流；5）、I-V转换板：I-V电流向电压转换；可以测量IB、IC的电流，范围：大于1MA；6）、GMPA B/D、XSUPPING专用于测MOS管；3.3 数字板：1）CPU板：中央控制单元，存储数据、接收发送信号，与其他外围硬件通讯，其位置位于数字槽的第六个位置，是不可变的！2）INTERFACE BOARD：用于外围设备通

15、讯的板子；其位置一般位于数字插槽的第一个位置，尽管这块板子可以插在数字槽的任何位置，但此位置是被推荐的，因为这样可以减轻电缆的连接；Interface B/D接口板，用于和外部设备通讯，连接用总线分别与A.B.C.D.F STATION连接一个text最多可分5个station,一般连2个，常连A，B。2个tester要用2个InterfaceAc-Amp B/D专用于Mosfet3） A/D、D/A板：这块板子是将一个测试条件（数字信号）转变为一个模拟信号并把他发送到TESTER STATION，并且连接一个来自于TESTER STATION 的测试信号到数字信号，并把他发送到CPU；4）

16、TIMER BOARD：用于控制RELAY选通（高响应的） 注：数字B/D不能接受电流信号，只能接受电压信号！三、TESTER 测试原理及连接方法1、TESER的测试原理TESTER的测试工作原理就是首先用TESTER内部产生各测试信号,比如说,测试电流.电压等,通过电路的连接,将此信号加到DEVICE上面,对DEVICE的各种参数进行测试,最后再把测试的结果送回TRSTER进行处理,然后TESTER将测试的数据进行分析,最终判断出DEVICE的好与坏,及各种性能如何. 1.1 测试TRANSISTOR时的连接方法 C B E 1.2 测试MOSFET时的连接方法 G S D 2、TESTER

17、与计算机和H/D的连接COMPUTERTESTER PT9201 (CABLE) P-8220 H/D H/B 四、ESTER的启动与关闭步骤1、TESTER的启动 1.1 SPEKTRA20-TT/A的启动步骤 1)确认电源的KEY SWITCH在 “STANDBY”位置 2)打开前面板上的BREAKER后POWER On 3)把KEY SWITCH置于 “OPERATE”位置 4)把KEY SWITCH置于 “RESTER”然后放开开关. 5)把KEY SWITCH置于 “OPERATE”位置. 6)打开IBM PS2的电源,系统自动启动.1.2 TESTER的电源关闭步骤与TESTER的

18、启动步骤相反.1.3 BOARD的更换在检查或更换B/D时需把B/D拔下或插入时,绝对不能带电操作,必须要把相应的电源关闭才可以插板,而且在插入B/D时,要确认其插入的插槽和方向是否正确,如果带电操作或将B/D插错位置,会使B/D板烧坏,影响TESTER的正常工作.如只须更换,检查ANALOGT和LOGIC B/D时,只须把KEYSWITCH置于STANBY位置,等风扇完全停止后就可以操作了.如需要更换CPU B/D时要关闭系统和TESTER前面板上的BREAKER后才可以更换。 五、OPERATION 终端屏幕菜单操作 我们在对TESTER进行应用操作时,大多数都是通过终端(计算机)屏幕的各

19、种菜单操作的,而其中我们常用的STATION的JOIN和DATALOG的使用.1.系统的启动 1.1 POWER ON:计算机将自动运行,进行硬件诊断,通过以后再自动装入COMMAND.COM文件,然后 再显示多重配置选择,选择确认后,再自动装入CONFIG.SYS AUTOEXEC.BAT文件,然后进入DOS状态. 屏幕显示: C:1.2 在C:下键入WIN后回车,系统进入WINDOWS状态,系统自动装入SPEAKER.COM文件,然后可以进行菜单操作.此时屏幕显示为:2.STATION的程序JOIN(连接) 2.1 鼠标点击Station项，进入以下界面： 2.2 鼠标点击菜单中Jion,

20、进入以下界面： 2.3 首先选择测试机的测试站，选择F站，然后在File Name中选择需要测试的材料程序文件，这里以三极管（FJP13009H2）为例子，点击OK，进入以下界面：此时，需测试的材料程序文件已经输入完毕，启动HANDLER,材料进行系列的运作。3.DATDLOG 的设置方法 为了在测试过程中直接观察测试结果,可以用DATDLOG的功能进行监示每一次的测试结果,确认已启动CONNECT.EXE程序,用鼠标器双击程序管理器(SPEKRTA窗口)中的DATDLOG的图标,计算机屏幕显示如下的窗口,下面就以F STATION为例,3.1 打开DATDLOG窗口,点击DATDLOG，进入

21、以下界面：3.2 单击菜单中的 “SET LOGGING”，出现下图界面：3.3 在SELECT STATION选择框中用鼠标器单击要选择的一个已联接的STATION名,如STATION F,再在其他的选择框中用鼠标器单击要选择的显示项目内容(一般SELECT TEST和SELECT BIN栏都选定为ALL)3.4确认无误后,在对话框中用鼠标器单击 “OK”键,计算机屏幕DATA-LOGGING 窗口中显示一个标有测试文件的子窗口,其中显示随测试变化滚动的各测试项目的实际结果的数据信息. 通过SET LOGGING，可以清楚的知道材料的每个测试项目，能分辨出材料的好坏，如果是良品，材料则进入B

22、IN1软管，如果材料不良，则会出现材料不良的项，从而技术员进行分析，是材料不良还是设备有故障。如图所示，BIN1的材料，测试项目都是通过的，而BIN3，都有项目测试不过。4. EDITOR的使用当然，所有的性能测试项目都有自己的范围，分最大和最小值，也就是我们说的标准值。有了这样的测试范围，也就更有效的反应材料性能，对材料好坏进行筛选，测试程序会根据测试的结果和标准值进行对比，如果结果不在范围内，则会默认为不良品，若每项都符合标准，那么就是良品，下面是EDITOR使用；4.1 点击电脑桌面EDITOR快捷图标，进入EDITOR程序，如下图显示：4.2 单击FILE菜单，如下图显示： 4.3 点

23、击OPEN菜单，执行下一步，如下图显示： 进入此对话框后，选择需要打开的文件，如：FJP13009H2N，确认无误后，点击打开。4.4 点击打开后，如下图显示： 六、参考文献1.QuickMark应用，北京航空航天大学出版社2.Spektra20入门学北京邮电大学出版社3.Seminar MR-1300结构学及基础应用黑龙江科学技术出版社结 束 语经过几个多月的努力，在老师的耐心指导下，从设计、论证、修改，我的毕业设计终于完成了。使我无论在理论基础知识还是在实际的操作能力上都有了较大的提高。论文的完成使我体会到了成功的喜悦，也懂得了一分耕耘一分收获的道理。 通过这次论文设计，将我所学过的课程联

24、系到一起，使我对所学课程有了更深的体会，尤其是像我学应用的电子的，现在的工作更离不开电子方面的知识，现在回想其实有很多的知识差不多已经淡忘了，还是边学习边设计的，也是对所学知识的进一步巩固，也对应用电子技术专业有了更深刻的认识。在设计中所运用到的理论知识，使我对它们的认识更深刻，使用更加熟练，而且发现其中强大的功能，为以后的工作和学习提供很多养分。最后，设计中存在不足，错误之处，请各位老师多多批评指正。 致 谢在论文即将完成之际，我首先向关心帮助我的论文导师郭家星老师表示衷心的感谢! 在论文工作中，一直得到郭老师的悉心指导。郭老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维、饱满的工作热情以及对我的耐心指导和严格要求给我留下了深刻的印象，使我在理论和实际应用两方面的能力都得到了很大的提高，使我受益匪浅。郭老师治学严谨、待人诚恳，他高屋建瓴的学术眼光、对事业孜孜不倦地追求和勤奋不辍的精神将使我终生受益，是我终生学习的榜样，在此向恩师致以最诚挚的谢意。我还要感谢我的同学们，他们在毕业设计期间给我了莫大的支持与帮助，为我提供了一个良好的学习和生活环境，并且对于我提出的任何难题都给予热心、耐心的解答，使我受益颇深。最后，再次感谢郭家星老师对我的鼓励、支持与关怀，谢谢！ 25