1、中华人民共和国国家标准半导体管特性图示仪测试方法1 主题内容与适用范围Test metbods for semiconductor device curve tracers GB/T 13974-92 本标准规定了半导体管特性图示仪以下简称图示仪的测试方法及误差计算等。本标准所用的术语符合GB/T13973半导体管特性图示仪通用技术条件中第三章的规定。本标准适用于测试GB/T13973中所规定的性能特性。2 引用标准GB 4793 电于测量仪器安全要求GB 6587.7 电子测量仪器基本安全试验GB 6592 电子测量仪器误差的一般规定GB 6593 电子测量仪器质量检验规则GB/T 1397
2、3 半导体管特性图示仪通用技术条件3 测试的一般要求3- 1 被测图示仪及测试设备均应在各自产品标准中规定的预热时间后进行测试。3.2 测试时，观察者应正视被测图示仪屏幕，观察距离一般为25士10cm.3.3 被测图示仪的插入单元及有关附属装置通常应与主机连接在一起进行测试。3.4 产品标准的测试方法中，应规定被测图示仪在测试时面板控制件的合理安放位置，以尽可能地排除机内宾他电路对测试造成的影响。3. 5 本标准规定了圈示仪性能特性的基本测试方法，可采用其他更先进的方法测试，若发生异议时，以本测试方法为仲裁。4 湖试仪器、设备与要求4.1 测试仪器、设备4. 1- 1 供给量设备a. 标准直流
3、电流源Fb. 标准电压源zc. 可调直流电压源pd. 正弦信号发生器pe. 标准脉冲电压发生器。4.1.2 测量设备8. 电阻测量器多国家技术监督局1992-12-17批准1993-07-01实施b. 具有差分输入端的示波器;C. 数字电压表Fd. 电压表;e. 电流表zr. 功率表Fg. 精密电阻。4.2 要求GBjT 13914-92 4.2.1 在产品标准中应标明测试仪器设备的名称、型号、主要性能特性及其误差。4.2.2 测试仪器设备应符合GB6592中3.5条及GB6593中3.2条的规定。4.2.3 测试仪器设备应定期经过计量部门检定合格，并应稳定可靠和处于有效期内。5 测试方法5.
4、1 校准信号的测试5. 1. 1 校准信号为直流电压时5. ,. ,. , 测试方框圄测试方框固如图1。5.1.1.2 测试步骤图1按图1方框图连接，将有关控制件置于校准信号相对应的档级位置，用直流数字电压表测量校准信号的电压值(V)，则校准信号幅度误差为2式中:VO一-校准信号电压幅度的额定值FV. - V ?一X100% V一一直流数字电压表指示的电压幅度值。5. .2 校准信号为矩形脉冲信号时5. .2.1 测试方框图测试方框图如回20图2.(1) GB/T 13974-92 5.1.2.2 测试步骤按图2连接，测量示波器偏转系数置合适档，使输入捐合接地时光迹上下届中，然后置输入精合为O
5、C，将被测图示仪的校准信号输出与标准脉冲电压发生器输出分别同时馈入测量示波器差分输入端，调节标准脉冲电压发生器的输出，使测量示波器输入倩号的差分值波形接近重合，读取此时标准脉冲电压发生器指示的电压幅度值(V)，则校准信号幅度误差为g式中，VO一一校准信号电压幅度的额定值FVn -v 亏一一X100% V 标准脉冲电压发生器指示的电压幅度值。5.2 y轴部分5.2.1 集电极电流偏转系数的测试5.2.1.1 测试方框图测试方框图如图3。5.2.2 测试步骤图3. (2) 按图3连接，调节标准直流电流惊，使其输出值为被测集电极电流量程档级的N倍(度)，则Y轴集电极电流偏转系数为:Y袖集电极电流偏转
6、系数的误差为:Kn = 1 do- -:U I l(d=主|n I (3) K一-Kn .0 n - N 一旦Kn.Q X 100% =一予了一X100% .(4) 式中，KdO丁一偏转系数的额定值FKd一一偏转系数的实测值FN一一偏转的额定显示幅度;n一一偏转的显示幅度自A一一信号源输出值。注g本方法也适用于经倍率后偏转系数的测试.当Y轴放大器输入端栅流不能忽略时，允许扣除引入的误差，但栅流的大小应在产品标准中规定.5.2.2 集电极电流倍率的测试5.2.2.1 测试方框图GB/T 13974-92 测试方框图如图3.5.2.2.2 测试步骤按图3连接，将集电极电流开关置于产品标准规定的基本
7、量程档级，调节标准直流电流摞，使其输出值为被测集电极电流档级的N倍(度)，然后将集电极电流倍率置于扩展状态，并调节标准直流电流擂，使其输出值为被测集电极电流档级乘以倍率值的N倍(度)，则此时Y轴集电极电流借率为:Y轴集电极电流倍率误差为zK - K Hn - H E一.:.X 100% =:.:.!万一一X100% 式中:K一一倍率的实测值3K。一一倍率的额定值;H一一经倍率后，对输入改变额定倍率的偏转显示幅度;Ho-未经倍率时，偏转显示幅度。注:本测试应在所有电流倍率档级上进行5.2.3 二极管反向电流偏转系数的测试5.2. 3. 1 测试方框固测试方框图如图4。5.2.3.2 测试步骤图4
8、按图4连接，用5.2.1.2条同样的步骤进行测试。5.2.4 基极电斥偏转系数的测试5.2.4.1 测试方框图测试方框罔如图5。被测图示仪(5) (6) 5.2.4.2 测试步骤GB/T 13974-92 图5被测图示仪.c -0 8 -()E 按图5连接，调节标准电压、源，使其输出值为被测基极电压档级值的N倍(度)，则Y轴基极电压偏转系数的误差按式(4)计算。5.2.5 基极源偏转系数的测试将被测图示仪Y轴作用开关置于基极摞位置，并使X轴和Y轴放大器输入选择均置于土，调节X轴、Y输位移，使光点位于坐标刻度上(下)端水平J度线中心位置，然后将被测图示仪的Y轴放大器输入选择置于校准飞光点即向下(
9、上)偏转n度，则Y轴基极源偏转系数的误差按式(4)计算。注z此时，N为该档校准电压实测值除以标称偏转系数.5.2.6 外接偏转系数的测试5.2.6. 测试方框图测试方框图如图6.5.2.6.2 测试步骤因6按图6连接，将Y铀作用开关置于外接飞调节标准电压源，使其输出值为Y轴放大器外接档级偏转系数的N借(度)，则Y轴外接偏转系数的误差按式(4)计算。5.3 x轴部分5.3.1 集电极电E偏转系数的测试5. 3. 1- 1 测试方框图测试方框国如固7。GB/T 13974-92 图75.3.2 测试步骤按图7连接，调节标准电压源，使其输出值为被测集电极电压档级值的N倍(度)，则X轴集电极电压偏转系
10、数的误差按式(4)计算。注g本方法也适用于经倍率后偏转系数的测试.5.3.2 集电极电压倍率的测试5.3.2. 测试方框图测试方框图如图7，5.3.2.2 测试步骤按国7连接，将集电极电压开关置于产品标准规定的基本量程档级，调节标准电压洒，使其输出值分别为基本量程档级的N倍(度)和基本量程档级乘以倍率值N倍(度).则此时X轴集电极电压倍率误差按式(6)计算。注s本测试应在所有电压倍率档级上进行.5. J. 3 基极电压偏转系数的测试5. J. l1 测试方框图测试方框图如图5。5.3. 3. 2 测试步骤按图5连接，调节标准电压惊，使其输出值为被测基极电压档级值的N倍(度)，则X轴墓极电压偏转
11、系数的误差按式(4)计算。5.3.4 基极源偏转系数的测试按图5连接。将被测图示仪X袖作用开关置于基极源位置，并使Y输和X轴放大器输入选择均置于土，调节X输，Y袖位移，使光点位于坐标J度左右)端垂直刻度线中心位置，然后将被测图示仪的X轴放大器输入选择置于校准，光点即向右(左偏转n度，则X轴基极源偏转系数的误差可按式(4)计算。注:此时.N为该档校准电压实测值除以标称偏转系数.5.3.5 外接偏转系数的测试5.3.5.1 测试方框图测试方框图如图80GB/T 13974-92 图85.3.5.2 测试步骤披测国示仪X输外镜输入端按图8连接，将X轴作用开关置于外接，调节标准电压源，使其输出值为X轴
12、放大器外接档级偏转系数的N倍(度).则X轴外接偏转系数的误差按式(4)计算。5.4 阶梯部分5.4.1 阶梯电流的测试5.4. 1. 1 测试方框图测试方框图如图9.5.4.1.2 测试步骤图9按图9连接，置测量示波器偏转系数开关为合适档，使输入桐合接地时光迹上下居中，然后输入搞合为血了飞将被测图示仪n级阶梯电流(一般n取10)在精密电阻上形成的电压与可调直流电压惊的输出，分别同时馈入测量示波器分差输入端，调节可调直流电压糠的输出，使测量示没器输信号的差分值波形重合。读取此时数字电压表上所示可调直流电压源的实际输出值，则阶梯电流误差为2气;生X1叫.(7)式中:Ao一一数字电压表指示的电E幅度
13、值FA一-n级额定阶梯电流流过精密电阻所产生的电压值。注:此方法也适用于经倍率后的阶梯电流测试。测试时，必须首先将被测图示仪阶梯电流输出的阶梯起始电平调整为零电平。当采用10精密电阻时，输入测量示波器的阶梯倩号应直接从精密电阻两端引出，并应注意接触电阻引入的误差g当采用lkO以上精密电阻时，应考虑示波器输入电阻的分流影响。精密电阻参考值见表1.被测图示仪阶梯电流范围1A/级501，A/级0.1mA/级lmA/级2mA/级1臼nA/级20mA/级200mA/级5.4.2 阶梯电流倍率的测试5.4.2.1 测试方框良l测试方框图如图9.5.4.2.2 测试步骤GO/T 13974-92 表1精密电
14、阻参考值精密电阻阻值1kO 1000 100 10 按图9连接，将被汩.图示仪阶梯电流置于产品标准规定的基本量程档级。调节可调直流电l量源，使其输出值分别为n级标称阶梯电流流过精密电阻沂产生的电压值和乘以倍率值后的电压值。然后按5. 4. 1. 2条同样方法测试，则阶梯电流倍率误差按式(6)计算。5.4.3 阶梯电压的测试5.4. 3- 1 测试方框图测试方框图如图10。测量示波器图105.4. 3: 2 测试步骤按图10连接，置测量示波器偏转系数开关为合适档，使输入精合接地时，光迹上下届中，然后输入精合为DC，将被测图示仪n级阶梯电压与可调直流电压源的输出，分别同时馈入测量示波器分差输入端，
15、调节可调直流电压源的输出，使测量示波器输入信号的差分值波形重合。读取此时数字电压表上所示可调直流电压源的实际输出值，则阶梯电压误差为gA - An 一一一一X 100% . (的Ao川式中:Ao数字电压表指示的电压幅度值FA-n级额定阶梯电蜒的电压值。5.4.4 阶梯电压倍率的测试5.4.4.1 测试方框图测试方框图如图10。G/T 1 3 974 - 92 5.4.4.2 测试步骤按图10连接，将被测图示仪阶梯电压置于产品标准规定的基本量程档级。调节可调直流电压源，使其输出值分别约为n级标称阶梯电压值和乘以倍率值后的电压值。然后按5.4.1. 2条同样方法测试，则阶梯电压倍率误差按式(6)计
16、算。5.4.5 阶梯极性的测试5.4.5.1 测试方框图测试方框图如固110图115.4.5.2 测试步骤按图11连接，并将被测图示仪置于测试档级，且输出正常的阶梯信号。然后从测量示波器上观察阶梯信号的极性。5.4.6 阶梯电压(电流)幅度线性误差的测试5.4.6.1 测试方框图测试方框图如图10(图的。5.4.6.2 测试步骤按图10(图9)连接，并使被测图示仪的阶梯部分控制件置于相应测试档级，然后按5.4.3.2条(5. 4. 1. 2条)同样方法，在数字电压表上逐一读取n级阶梯的幅度值An并算出每级阶梯的幅度值仇。式中:n一-1、2、3、.、N;an 第n级阶梯的幅度值sAn一-n级阶梯
17、的总幅度值。an = An -An一1(的阶梯电.!:tC电流)幅度线性误差则为式(10)和式(11)中较大者。严严Ix叫民-l x叫或中:a-N级阶梯幅度的平均值会); arnax-N级阶梯中幅度最大一级的幅度值;m川N级阶梯中幅度最小一级的幅度值。式(10)、(11)中的amax，amin如图12所示。GB/T 13974-92 图12则每一级阶梯电流(电压)的误差为:式中:a一一一级标称阶梯的幅度值;an一一第n级阶梯的幅度值。5.4.7 阶梯电压(电流)不平度的测试5.4.7.1 测试方框图测试方框图如图10(图的。5.4.7.2 测试步骤旦二旦旦x100% . (12) an 按图1
18、0(图的连接，并按5.4.3.2条(5.4.1. 2条)同样方法，读取不平度最大的一级阶梯的不平坦幅度/:，a(如图13所示)。_rJ斗图13则不平度为:字X1则. . .式中:t:.a一一不平度最大一级阶梯的不平坦幅度p画N级阶梯幅度的平均值会) 5.4.8 脉冲阶梯占空比的测试5.4.8.1 测试方框图测试方框图如图1105.4.8.2 测试步骤GBI13974-92 按图11连接，并使被测图示仪置于测试档级，且输出连续的脉冲阶梯。然后从测量示波器上读测脉冲阶梯的周期和宽度(如国14所示)。llll114-tL4T -z-FEEt1图14则脉冲阶梯占空比为:手X1叫.式中:T一一脉冲阶梯的
19、周期;r一一脉冲阶梯的宽度。5.4.9 串联电阻的测试5.4.9.1 测试方框圈测试方框图如图15。被测图示仪电阻测量器图155.4.9.2 测试步骤按国15连接，置被测图示仪控制件于规定的位置，然后用电阻测量器对串联电阻进行测量(应扣除串联电阻为零时的读测数)。5.5 集电极扫描部分5.5.1 集电极峰值电压范围及峰值电流容量的测试5.5.1.1 测试方框圄测试方框图如图16.且圄16GB/T 13974-92 5.5.1.2 测试步骤按图16连接，将相应功率的可变电阻器接于被测图示仪的C、E二端间，然后将X袖集电极电压控制器和Y轴集电极电流控制器，分别置于被测集电极峰值电压及峰值电流相对应
20、的档级，调节集电极峰恒电压，并同时改变可变电阻器的阻值，使荧光屏上所显示的电压，电流值达到产品标准所规定的数值。5.5.2 集电极峰值电压极性的测试5.5.2. 测试方框固测试方框图如圈1705.5.2.2 测试方法图17按图17连接，并使被测图示仪C端输出集电极电压，然后从测量示波器上观察被测图示仪的集电极峰值电压的极性。5.5.3 集电极功耗限制电阻的测试5.5.3.1 测试方框图测试方框图如图180电阻测量器5.5.3.2 测试步骤圈18被测图示仪功耗限制电阻按国18连接，置被测图示仪控制件于规定的位置，然后用电阻测量器对集电极功耗限制电阻进行测量(应扣除功耗限制电阻为零时的读测数;EY
21、:排除外电路对功耗限制电阻高阻值档级的影响。5.5.4 集电极容性电流及漏电流的测试5.5.4.1 集电极扫描形式为脉动波时将被测图示仪的Y轴集电极电流和X轴集电极电压分别置于产品标准规定的合适档级(如产品标准未作规定，功耗限制电阻一般可置于1k.n左右).调节集电极峰值电压的输出重额定值，然后在被测图示仪荧光屏上读取容性电流和漏电流(如图19所示)。零电流二重Pif囡19注:图19中零电流可用下述方法获得z调节集电极峰值电压的输出为零，借助X袖和Y袖位移，使光点位于GB/T 13974-92 坐标刻度中间水平刻度线的起始端，此时调节X轴位移所产生的光点轨迹，即可视为零电流线。在读取容性电流和
22、漏电流数值前，容许对被测图示仪在不开启箱板的情况下，进行容性电流平衡。5.5.4.2 集电极扫描形式为直流时将被测图示仪的Y轴和X轴分别置于产品标准规定的电流和电压档级(如产品标准未作规定，功耗限制电阻一般可置于lkO左右)，调节集电极峰值电压的输出至额定值，然后在被测图示仪荧光屏上读取光点与苓电流线间的垂直距离，即为漏电流值。5.6 其他5.6.1 视在功率的测试5.6. 1- 1 测试方框图测试方框图如图20。5.6.1.2 测试步骤图20按图20连接，测出被测图示仪在额定电摞电压条件下的有效值电流与电压，其视在功率为:式中:V实测交流电压有效值;I一一实测交流电流有效值。P=V.1 (1
23、 5) 当被测图示仪视在功率与工作状态有明显关系时，应按照产品标准中说明的最大功率状态进行测定。5.6.2 消耗功率的测试5.6.2.1 测试方框图测试方框图如图21。5.6.2.2 测试步骤图21按图21连接，测出被测固示仪在额定电源电压条件下的实测功率。5.6.3 垂直度偏差的测试5. 6. 3- 1 测试方框图测试方框图蚓图22。GB/T 13974-92 被测图示仪Y轴外接输入端图225.6. 3- 2 测试步骤使被测图示仪的Y辅放大器无输入信号，调节被测图示仪的集电极峰值电压，并借助Y轴和X轴位移控制器的作用，使水平光迹与坐标刻度的水平轴线相重合，将集电极峰值电压调回零，籍X袖和Y轴
24、位移控制器的作用，使光点处在坐标刻度的中心点。按图22方框图连接，调节正弦信号发生器的输出，使其输出幅度不低于检验工作面的80%，如图23所示，读测此时X轴坐标刻度线与Y轴图像的交角，则垂直度偏差为:90。一.(16)a X输线Y轴图像5.6.4 边缘直线度偏差的测试5.6.4.1 测试方框图测试方框图如图22。5.6.4.2 测试步骤图23使被测图示仪的Y轴和X轴均处于外接位置，然后按国22所示先后将正弦信号发生器的输出馈至被测图示仪Y轴和X轴的外接输入端，调节正弦信号发生器的输出，使光迹幅度达到检验工作面的幅度。调节被测图示仪位移，如图24所示，测定其在检验工作面内上下或左右)边缘位置时，
25、光迹最大弯曲偏离直线的距离D应不超过产品标准中规定。水平t垂直】座标钱 . -水平(垂直光迹f 图245.S.5 使用性的检查按被测图示仪的功能，选用不同类型的有代表性的半导体管进行使用性检查。5.6.6 二踪对称性的测试5.6.6.1 阶梯电压电流)对称性的测试测试方框图如图10(图的。按5.4.3.2条(5.4.1.2条)测试步骤，分别对被测图示仪工作于二踪工作状态时的二个阶梯信号GB/T 1 3974 - 92 输出端口进行测试，则阶梯电压电流)的对称性误差为:A - A 五100%.(17) 式中:A。、Ao一一被测图示仪在二踪工作状态时，数字电压表指示的二个电压幅度值。5.6.6.2 集电极电压对称性的测试使被测图示仪工作于二踪工作状态，并在荧光屏上显示二踪集电极电E扫描线，调节集电极电臣的输出值，使一踪集电极电压扫描线的长度(Lo)为水平有效刻度线长度的一半，借助刻度线读出另一踪集电极电压扫描线的长度(L)，此时集电极电压对称性误差为3Lo - L n/ -一X100% .(18) L川附加说明g本标准由中华人民共和国机械电子工业部提出。本标准由上海元线电二十一厂负责起草，本标准主要起草人朱贤梁、赵中义。
