元器件STRESS测试方法.doc

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1、元器件STRESS測試方法所謂元器件STRESS是指檢查待測元件在特定的工作條件下各參數與其規格比較,還有多少余量(Derating), 元器件STRESS包括四部份: 溫度STRESS,電壓STRESS,電流STRESS,功率STRESS,下面分別進行討論.一. 溫度STRESS1. 定義:溫度STRESS=結溫度(junction temperature, Tj)是半導體內部接合面處的溫度,但是我們所量測到的溫度都是零件表面(CASE)的溫度(Tc), 傳統的做法是通過零件規格中給出的熱阻進行近似的計算得出結溫度Tj: 或 或Tj: 計算所得到的結溫度.Ta: 零件周圍的環境溫度(零件周圍

2、的具體位置在零件規格中有規定)Tc: 所測量到的零件表面的溫度. 零件引腳的溫度 環境到結點的熱阻. 零件表面到結點的熱阻 實際損耗功率的計算方法: A. 二極體: (可從規格中查到, I是實際測量值) 注意: 整流橋之 B. MOSFET: 附錄A 2. 需檢查之零件(1) 電阻: 大於等於2W的高壓功率電阻,熱敏電阻(2) 晶體管: 除SMD以外之所有晶體管(3) 二極體: 塑封二極體以及額定電流大於等於1A的其他二極體(4) 半導體閘流管: 所有半導體閘流管(5) 電容: 所有電解電容(6) IC: 所有IC(7) 電感: 所有電感3. 測試條件:(1) 輸入電壓: 高壓/低壓(2) 負

3、載條件: 全重載(包括+5VH,+12VH,+3.3VH)和standby mode ( standby max load)(3) 環境溫度: 25/504. 點溫注意事項:(1) 遵循原則: 背風面, 靠近熱源, 緊貼所點位置.(2) 製作點溫線接合點端不能有絞線現象, 且長度最好控制在5mm以內.(3) 各種零件所點位置:A. IC: 點在本體或引腳上(若點在引腳上需進行絕緣)B. 變壓器: 取掉膠布, 點在最外層線圈上C. 直接點在線圈上, 若能接觸到鐵芯, 最好與鐵芯及線圈同時接觸.D. 電容: 直接點在電容頂部或本體中點(點在中點時需將電容外皮去掉)E. 電阻: 電阻靠近PWB且沒有

4、打KINK時,點在靠近PWB處之本體上,有打KINK就直接點在本體中點上.具體如圖所示:5. Derating 零件類型Derating Factor零件類型Derating Factor繞線電阻,功率電阻,VRPWB-10晶閘管,SCR, TRIACS90%熱敏電阻最高溫度-30(若量測溫度大於PWB最高溫度時,需考量PWB之溫度)電解電容90%貼片電阻90%IC90%二極體90%電感,鐵芯90%晶體管90%MOSFET90%二. 電壓 STRESS 1. 定義: 電壓STRESS=2. 需檢查之零件(1) 電阻: 大於等於2W的高壓功率電阻,熱敏電阻(2) 晶體管: 除SMD以外之所有晶體

5、管(3) 半導體閘流管: 所有半導體閘流管(4) 二極體: 塑封二極體以及額定電流大於等於1A的其他二極體(5) 電容: 所有電解電容(6) MOSFET: 所有 . 測試條件:(1) 輸入電壓: 高壓(2) 輸出負載: 重載/輕載(3) 環境溫度: 25(4) 工作狀態:穩定狀態和瞬間狀態 瞬間狀態包括以下几點: A:重复開關机(AC ON/OFF)B:某組輸出短路后.,再重复開關机(應對每一組輸出都分別短路,然后找出最差的狀況)C:開机后,重复短路某一組輸出(應對每一組輸出都分別短路,然后找出最差的狀況).數據測量方式:componentAC on/offO/P short then on

6、/offAC on the O/P shortNormal operationO/P short VrmsSemiconductorMAXMAXMAXMAX*CAPNANAMAXMAXNAResistorNANANARMSRMS 總的來說,測量電壓時除了電阻是測量其電壓之RMS值以外,其它都是測量其電壓之MAX值.在測試過程中應將MIN值同時顯示出來,在MAX與MIN值中取絕對值最大的一個. 注意: 在量測瞬間狀態波形時,必須將觸發電平調到可觸發範圍內的最高點.否則,結果會相差很大.如附錄C所示.5.各零件之電壓量測點(1) MOSFET: 漏極-源極(2) 三極管: 集電極-發射極(3) 二

7、極管: 反向電壓或(A to K正向電壓) 注意:測量電壓時.,示波器探棒黑色夾子必須夾地.不能夾在低電位但不是地的位置,那樣可能會引起無輸出或者大電流燒壞示波器探棒.若待測點都不是地,那必須用兩通道相減.6.Derating零件類別Derating Factor穩定狀態 瞬間狀態電阻90%90%二極體(schottky除外)90%95%Schottky Diode90%100%晶体管90%95%MOSFET90%100%晶閘管,SCR,TRIACS (關斷狀態)90%90%電容(bulk電容,鉭電容除外)90%90%bulk電容,X電容100%鉭電容80%IC90%95%7. Avalanc

8、he 當MOSFET之電壓超過規格值時,要對測量結果進一步計算,當其Avalanche Energy未超過規格值時,那麼該電壓視為可接受電壓. 具體計算如.附錄B三. 電流 STRESS 1. 定義: 電流STRESS=2. 需檢查之零件(1) 晶體管: 除SMD以外之所有晶體管(2) 半導體閘流管: 所有半導體閘流管(3) 二極體: 塑封二極體以及額定電流大於等於1A的其他二極體(4) 電容: 所有電解電容(5) MOSFET: 所有. 測試條件:(1) 輸入電壓: 低壓(2) 輸出負載: 重載(+5VH,+12VH,或+3.3VH),待測零件屬于哪一組輸出電壓的零件, 對應該組輸出電壓帶最

9、大負載,若待測零件並不屬于某一組輸出電壓的零件(如Q1等),則用+3.3VH.(3) 環境溫度: 25 4. 數據測量方式: 除了二極體是測量其電流平均值(Mean)以外,其余都是測量其電流之有效值(RMS) . 5. 各零件之電流測點(1) MOSFET: 量測其I D或I S(2) 三極體: 量測其I C 或 I E(3) 二極體 量測其正向電流 I F(4) 電容; 量測其任意一端的電流 6. Derating CompnentDerating Faetor二極體90%晶體管80%MOSFET80% 晶閘管,SCR,TRIACS (導通狀態)80%電容100%IC90%7. 注意事項:

10、可接受ripple current = 規格所查ripple current 頻率系數 溫度系數四. 功率STRESS1. 定義 功率STRESS=, 實際功率=2. 需檢查之零件所有電阻3. 測試條件:(1) 輸入電壓: 常壓(2) 重載(3) 環境溫度: 25(4) 工作狀態: 穩定狀態4. 電壓量測其RMS值.5. Derating: 80%五. 問題討論1.量測RMS值會隨示波器掃描時間改變而改變? 如附錄D所示儘管同一掃描時間,也會隨觸發位置改變而改變, 如附錄E所示是否可以用Gate on測量一個週期的RMS值?2.測量初級側的零件時,示波器探棒夾子夾在初級側的地,相當於將FG線與

11、初級側的地接在一起,這樣會有問題嗎?3.波形數據采用采集方式: Sample , Peak Detect, Hi-Res?4.普通二極體的溫度Derating需查j c , 但規格中只有j l 或 j a, 應怎麼解決? 又要重新點引腳的溫度嗎?附錄A MOSFET功率損耗計算方法Graph#1 BACK附錄B Avalanche Energy 計算方法: BACK附錄C 觸發電平對測試結果的影響:Note: 觸發電平1.59V為最高觸發電平(1.61V已不能觸發)BACK附錄D TIME SCALE對測試結果的影響DPS-250GB-3A C1 ripple current波形BACK附錄E 觸發位置對測試結果的影響DPS-250GB-3A D953電流波形BACK