JB/T 6307.5-1994 电力半导体模块测试方法 双极型晶体管单相桥和三相桥

K46中华人民共和圜机械行业标准JB/T63075-1994电力半导体模块测试方法双极型晶体管单相桥和三相桥1994-12-19发布199506-01实施中华人民共和国机械工业部发布中华人民共和国机械行业标准电力半导体模块测试方法JBT63075-1994双极型晶体管单相桥和三相桥1主题内容与适用范围本标准规定了双极型电力晶体管单相桥和三相桥模块(带续流二极管)的电特性、热特性和额定值的测试方法及热循环鱼载试验方法本标准适用于电流为5A及5A以上外壳额定的NPN型电力晶体管管芯组成的单相桥和三相桥模块。双极型电力晶体管组成的单相桥和三相桥组件也可参照使用。只要改变电源和电表的极性,本标准也适用于PNP型电力晶体管管芯组成的单相桥和三相桥模块。2电路符号说明与测试一般要求2.1电路符号说明本标准中采用的图形符号和文字符号遵循GB4728《电气图用图形符号》和GB7159《电气技术中的文字符号制订通则》。G—直流电压源;G—直流电流源;G—单极性脉冲电流源;G—双极性脉冲电流源机械工业部1994-12-19批准1995-06-01实施JBT63075-1994T——被测(受试)晶体管管芯;二极管--}—R—电阻器YmL一电感器S—开关A-电流表V—电压表双踪示波器2.2测试一般要求2.2.1试验电源2.3.1测试电路中的所有电源均应有钳位揩施,以保护被测模块在通断、调整和测量时,不致由于浪涌等瞬态现象損坏。2.2.1.2电源波动应不影响测量准确度。交流电源频率为50±1Hz,波形为正弦波,波形失真系数不大于10%。直流电源纹波因数对于反向特性测量应不大于1%,对于正向特性测量应不大于10%。2.2.2测量仪表和屯路条件2.2.2.1仪表应有保护措施,以防止由于被测摸块的故障或接线错误引起的过负荷。为防止不需要的半周脉冲进入示波器的放大器,可在电路中接入二极管保护。2.2.2.2直流和交流电压表、电流表以及测量用分流器的准确度一般应为0.5级或更高,且其阻抗对测量系统的影响应可以忽略。在下列情况可用低于0,5级准确度的仪表:a.对测量绪果没有重要影响;b.对判定产品合格与否没有重要影响;c.按国家标准没有0.5级标准仪表。2.2.2.3测量大电流模块时,电压测量结点应与电流传导结点分开,若测量电流时电路上的电压降引起的误差可观或测量电压时电路上的电流引起的误差可观,则必须对测量结果进行修正。测量小电流时,应采取适当措施,确保杂散电容、电感不影响测量准确度,并使寄生电路电流和外部漏电流远小于被测电流,或对测量结榘进行修正。2.2.3环境条件:.基准大气条件:环境温度25℃,相对湿度65%,大气压强101.3kPa;JBT63075-1994b.仲裁测试大气条件:环境温度25±1℃,相对湿度63‰~67%,大气压强86~106kPa;c.常规测试大气条件:环境温度15~35℃,相对湿度45%~85%大气压强86~106kPa当相对湿度和大气压强对被测参数没有可观影响时,大气条件可仅以环境温度为准。2.2.4对所有电特性测试均应规定温度条件除非另有规定或在脉冲条件下完成测量,所有电特性测试均应在热平衡条件下进行。被测模块在高、低温箱中或控温夹具上进行高温测试或低温测试时,温度变化范围为1~-1℃。当温度对被测参数没有明显影响时,温度变化范围可为2~-2℃,否则应对测量结果进行修正。除非另有规定,高温测试在T知-3℃下进行(T如为额定最高结温),低温测试在Tm+C下进行(Tm为额定最低结温)。3电特性测试3.1集电极一发射极截止电流(Iceo、Icg、Icex)(直流法)3.1.1目的在规定条件下,测量模块中晶体管管芯(以下简称管芯)的集电极一发射极截止电流3.1.2电路图Rs①3.13电路说明与要求R1——限流电阻器。其值应足够大,以避免过大的电流流过被测管芯和电流表;R2基极偏置电阻器。用于测量IcER电源G2与电阻器R3构成的串联电路用于测量Icx3.1.4规定条件:外壳温度(Tc):25℃和最高外壳温度Tb.集电极一发射极电压:V(Bco;c.基极一发射极间电路参数对于 IcEo I=0;对于Ir电阻器R2的值;对于 ICEX G2的电压VB和电阻器R3的值,或电压ⅴB的值3.1.5测量程序按规定连接被测管芯基极一发射极间电路。使外壳温度达到规定值增加电源G1的电压,直至电压表Ⅴ的读数达到规定值。JBT63075-1994在电流表A上读出截止电流值。测量模块中每只管芯的截止电流,取最大值作为模块的集电极一发射极截止电流。3、2集电极一基极截止电流(Icwo)(直流法)3.2.1目的在规定条件下,测量模块中管芯的集电极一基极截止电流。2.2电路图TG图23.2.3电路说明与要求R——限流电阻器,其值应足够大,以避免过大的电流流过被测管芯和电流表3.2.4规定条件a.外壳温度(Tc):25℃和最高外壳温度T;b.集电极——基极电压:V(Bco;c.发射极开路(IE3.2.5测量程序使外壳温度达到规定值。增加电源G的电压,直至电压表V的读数达到规定值。在电流表A上读出截止电流值。测量模块中毎只管芯的截止电流,取最大值作为模块的集电极一基极截止电流。3.3发射极一基极截止电流(I0)(直流法)3.3.1目的在规定条件下,测量模块中管芯的发射极一基极截止电流3.3.2电路图TA图3JBT63075-19943.3.3电路说明与要求R一一限流电阻器。其渲应足够大,以避免过大的电流流过被测管芯和电流表3.3.4规定条件.外壳温度(Te):25℃和最高外壳温度Tmb.发射极一基极电压:Va;集电极开路(I=33.3、5测量卺序使外咒度达到规定值。增加电源G的电压,直至电压表V的读数达到规定值。在电流寢A上读出截止电流測量模中紆只管芯的截止电流,取最大值作为模块的发射板一埊板截止屯流4集电极一发射极馆和电压(Vst)(直流法和脉冲法)3.4.1直流法3.4.,夏目的在定条下,测量摸块中管芯的集电额一发射极饱和电压3,4。1.2电路+⊥图434.1.3电路说明与要求恒流源G:的内隰应远大于被测管芯的输入阻抗。恒流源G2的內阻应远大于vcx/ic的值必要时,可以在G2的两端接入电压限制电路。测量饱和电压的测量点位置应在接线端子上尽量靠近被块外亮处3.4.1.4规定条件盘,外壳温度(Tc):25℃,或另一规定温度;b.基极电流(IB):按产品标准规定;c.集电极电流(Ic);按产品标准规定3.4.1.5测量程序使外壳温度达到并探持在规定值闭合S1,调节恒流源G1,使电流表A1的读数达到基极电流规定值闭合S2,调节恒流源G2;使电流表Az的读数达到集电极电流规定值断开S1和S2,在电压表V上读出第电极一发射极饱和电压值JBT63075-1994测量模块中每只管芯的集电极一发射极饱和电压,取最大值作为模块的集电极一发射极饱和电压3.4.2脉冲法3.42.1目的在脉冲条件下,测量模块中管芯的集电极一发射极饱和电压。3.4.2.2电路图TA3.4.2.3电路说明与要求G1——脉冲恒流源。其脉冲宽度及占空比应足够小,以使在被测管芯中不产生显著的热耗散;G2——一直流恒流源。其对奂载变化的响应时间应小于被测管芯的导通时间,且其最高电压不得超过被测管芯的集电极一发射极击穿电压;A:、A2-值电流表;指示被测簧芯导通期间电压的仪表被测管芯导通期间波形平坦部分的稳定电压值就是Vcm(如图6所示)。应当对电压指示仪表进行调整或校核,使之能够指示此电压值测量饱和电压的测量点位置应在接线端子上尽量靠近模块外壳处。GEsat通态断态图63.4.2,4规定条仵:JBT63075-1994a.外壳温度(Tc):25℃,或另一规定温度b.基极峰值电流(lsM);按产品标准规定;c.集电极蜂值电流(IM):按产品标准规定;d,脉冲宽度和占空比(tp、8):t≤300s,8≤2%。3.4.2.s溯量程序:使外壳温度达到规定值。调节憔流源G1,使值电流表A:的读数达到基极电流规定值。调节恒流源G2,使峰值电流表A2的读数达到集电极电流规定值。在电压指示仪表Ⅴ上读出集电极一发射极饱和电压值测量襪块中每只管芯的集电极一发射极饱和电压,取最大值作为模块的集电极一发射极饱和电压3.5基极一发射极饱和电压(V)(直流法和脉冲法3.5.1直流法3.5,1,1目的在规定条件下,测量模块中管芯的基极一发射极饱和电压。3.5.1.2电路图A图73.5.1.3电路说明与要求恒流源G1的内阻应远大于被测管芯的输入阻抗。恒流源G:的内座应远大于Vca/I的值必要时,可以在G2的两端接入电压限制电路。测量饱和电压的测量点位置应在接线端子上尽量靠近模块外壳处3.51.4规定条件:編.外壳温度(Tc):25℃,或另一规定温度;b.基极电流(In):按产品标准规定;c.集电极电流(I):按产品标准规定3.5.1.5测量程序使外壳温度达到并保持在规定值。闭合S1,调节恒流源G1,使电流表A1的读数达到基极电流规定值闭合S2,调节恒流源G2,使电流表A2的读数达到集电极电流规定值。断开S1和S2,在电压表ⅴ上读出基极一发射极饱和电压值测量模块中每只管芯的基极一发射极饱和电压,取最大值作为模块的基极一发射极饱和电压。JBT63075-19943.5.2脉冲法3.5.2.1目的在脉冲条件下,测量模块中管芯的基极一发射极饱和电压3.5.2.2电路图A3.5.2.3电路说明与要求G1—一脉冲恒流源。其脉冲宽度及占空比应足够小,以使在被测管芯中不产生显著的热耗散;G2—直流恒流源。其对负载变化的响应时间应小于被测管芯的导通时间,且其最高电压不得超过被测管芯的集电极一发射极击穿电压;峰值电流表—指示被测管芯导通期间电压的仪表,应当对其进行调整或校核,使之能够指示被测管芯导通期间波形平坦部分的稳定电压值,即Ⅴεst。测量饱和电压的测量点位置应在接线端子上尽量靠近模块外壳处。3.5.2.4规定条件:a.外壳温度(Te):25℃,或另一规定温度;b,基极峰值电流(Im);按产品标准规定c.集电极峰值电流(aM):按产品标准规定;d.脉冲宽度和占空比(t、8):tp≤300s,8≤2%3.5.2.5测量程序使外壳温度达到规定值。调节恒流源G1,使峰值电流表A1的读数达到基极电流规定值。调节恒流源G2,使峰值电流表A2的读数达到集电极电流规定值。在电压指示仪表V上读出基极一发射极饱和电压值。测量模块中每只管芯的基极一发射极饱和电压,取最大值作为模块的基极一发射极饱和电压。3.6共发射极正向电流传输比的静态值(h)(直流法和脉冲法)3.6.1目的在规定条件下,测量模块中管芯的共发射极正向电流传输比的静态值6.2电路图JBT63075-1994G图36.3电路说明及要求采用脉冲法测试时,应以脉冲恒流源代替直流恒流源G1,以便提供具有规定脉冲宽度和占空比的基极脉冲电流。这时,电流表A1、A2应为峰值电流表,电压表V应能够指示被测管芯导通期间波形平坦部分的稳定电压值。而且,应注意不使瞬态过程影响测量准确度。3.6.4规定条件;外壳温度(Tc):25℃,或另一规定温度;b.集电极电流(Ic);按产品标准规定;c.集电极一发射极电压(Ve):按产品标准规定;a.如果采用脉冲法:集电极峰值电流(IcM):按产品标准规定;脉冲宽度和占空比(t、8):t≤30048,8≤2%。3.6.5测量程序使外壳温度达到共保持在规定值。将所有电源设定为零,然后接入被测管芯。调节电压源G2,使电压表V的读数达到规定值。增如基极电流源G1的输出电流,真至电流表A:的读数达到规定值。测试过程中,应注意检査并调节集电极一发射极电压Vcx,使之保持在规定值Ic和vcs都为规定值时,记录电流表A1的读数Ish2E=Ic/1B(1)式中:ha—共发射极正向电流传输比的静态值;I——规定的集电极电流值,A;1-—测得的基极电流值,A。测量楨块中每只管芯的共发射极正向电流传输比静态值,取最小值作为模块的共发射极正向电流传输比静态值3.7集电极一发射极维持电压(VεosUs、 VCER(sUSY、Vcκxsus)3、7.1目的在规定条件下,检验或测量模块中管芯的集电极一发射极维持电压3.7.2电路图JBT63075-1994LR2图1B规定值一有钳位户一无钳位规定的Vc图137.3电路说明与要求R1—电流测量电阻器。其电感量应尽可能小;R2基极偏置电阻器。用于检验或测量VcssD—快恢复二极复。电源G4与电阻器R3构成的串联电路用于检验或测量 VcEXCSUS受试管芯在脉冲条件下工作在饱和状态由于电感器L,基极电流的通断使受试管芯在一电流一电压周期中扫描。电源G:悬可调的,以使集电极电流达到规定值。电源G3与二极管D构成电压钳位单元,将受试管芯集电极一发射极间的电压限制在规定的最小维持电压电感器的电感量L的最小值可从产品标准中查得,或由公式(2)计算Lmin=(vVee)式中:1m--电感量的最小值,mH;Jdm电源G3的钳位电压,V;V-电源G2的电压,V;JBT63075-1994m受试管芯的关断时间,gs;1:——规定的集电极电流值,mA。此L灬偵保证集电板电流L.在关断时间tm期间的减少量不大于10%3.7.4觌定条件外壳温度(Tc):按产品标准规定b.集电极电流(l):按产品标准规定;c.最小维持屯压(仅对检验方法):按产品标准规定;d.电感器的电感量L):按产品标准规定,或由公式(2)计算;e.基极一发射极间电路参数对于 V cno(sus) I8=0对于 VcrsisusY电阻器R2的值;对于 VCExosUs) G,的电压VB和电阻器R:的值,或电压v正的值;.基极电流脉冲源率:当不是50Hz时,应于说明。3.7.5试验程序按规定连接受试管芯基极一发射极间电路使外壳温度达到规定值将G3的针位电压设定为规定的维持电压值。将电源G2的电压词节为零,基极电流IB设定为当集电极电流I达到规定值时管芯处于饱和状态的值逐渐增媚电源G2的电压,直至集电极鬼流廴达刭规定值。然后,在受试管芯关断期闾,在示波器上可测出相应的维持电压值(图11中B点)。若此值不低于规定的维持电压值,则受试管芯的维持电压得到验证注:周朝起始时的集电极电流值〈如图11中A点》可能会略高于规定值检验模块中每只管芯的维持电压,若均不低于规定豹维持电压值,则受试模块的维持屯压得到验证。预检时,应当降低G3的钳位电压来检验电压钳位单元的作用。然后,将钳位电压增加到规定的维持电压值。37.6测量程序按规定连接被测管芯基极一发射极间线路使外壳温度达到规定值。将G3的钳位电压设定为对应于集电极电流规定值的维持电压规定值将电源G2的电压调节为零,基极电流IB设这为当集电极电流Ic达到规定值时管芯处于饱和状态的值。逐渐增娜电源C2的电压,直至集电极电流L达到规定值。然后,在被测管芯关断时间,在示波器上可测出相应的维持电压值(图11中B点)。注:周期起始时的集电极电流值1(如图11中A点)可能会略高于规定值,测量模块中每只管越的维持电压,取最小值作为被测模块的维持电压菹3.3开关时间〔t、tr、tm、ta、 tey tom)38.1目的在规定条仵下,测量模埉中管芯的延迟时闷、上升时闯、开通时间、贮存肘闼、下降时间和关断时间38.2电路图及波形JBT63075-1994P图1290%90%%10%3.8.3电路说明及要求R1、R2-电流测量电阻器;R3调整集电极电流的电阻器被测管芯在脉冲条件下工作在饱和状态。整个电路的频率响应对开关时间的测量起决定性作用。因此,测量极短的时间间隔时,电路结构必须满足其频率要求。所有电路元器件应具有良好的频率特性。所有电阻器的电感量应尽可能小。必须仔细评估示波器的频率响应、触发和上升时间,以保证其性能满足要求。通常使用双踪示波器。这时,应注意保证两踪信号送到示波器的延迟时间完全相等。可能需要辅助电路来防止被测管芯的额定值(特别是vEB)在通态之外被超过84规定条件a.外壳温度(Tc):按产品标准规定;b.,集电极峰值电流(Iw);额定集电极连绥电流,或按产品祘准规定;c.正向基极峰值电流(Iw):按产品标准规定;d,正向基极电流上升时间;按产品标准规定;JBT63075-1994e.反向基极峰值电流(IM,仅对:str和tm):按产品标准规定;集电极电源电压(Vc与:按产品标濯规定;g.正向基极电流脉冲宽度与占空比(t、8):按产品标准规定3.8.5测量程序俠外亮温痠达到规定值。蔍加规定的集电极电流电压Vc和基极电湅、使集电极峰值电流达到规定值。根据图13所示波形,在示波器上测量开关时间测量模块中每只管芯的开关时间,取最大值作为被测模块的开关时间3.9交送时间(t。)3.9.1目的在规定条件下,测量模块中管芯的交迭时间3.9.2电路图及波形Y丫L图1410%tr"+p++"me+eww图1539.3电路说明与要求R—电流测量电阻器。其电感量应尽可能小D——快恢复二极管。JBT63075-1994被测管芯在脉冲条件下工作在饱和状态由于电感器L,集电极电流近似线性地增加。其脉冲宽度可由公式(3)计算市t;*"甲,1音中要年号手式中:t—集电极电流脉冲宽度,μsL——电感器的电感量,gH集电极峰值电流,A;集电极电源电压,V当集电极峰值电流I达到规定值时,施邡反向基极电流IM,切断集电极电流。由于被测管芯的熨存时闾,集电极峰值电流leM会略大于基规定值。应当注意适当选择电感器的电感量L,以免导致集电极电流增长速度过慢或被测管芯集电极一发射极间的电压过高。电源G3与二极管D构成电压钳位单元,将被测管芯集电极一发极间的电压限制在规定值。使用双踪示波器时,应注意保证两踪信号送至示波器的延迟时间完全相等可能需要辅助电路来防止被测管芯的额定值(特别是veB)在通态之外被超过3.9.↓规定条件:a,外壳温度(Tc);按产品标准规定;b.集电极峰值电流(I):额定集电极连续电流,或按产品标准规定c.正向基极峰值电流(lsM):按产品标逛规定;d.正向基极电流上升时间:按产品标准规定;e.反向基极蜂值电流(IM):按产品标准规定;f.电感器的电感量():应予说明;g.钳位电压(V-m):应于说明;h.电流脉冲宽度与占空比(tp、):t≤3048,8≤0、1%3.9.测量程序将钳位电压设定在规定值。使外壳温度达到规定值。施加规定的基极电流Ik。逐渐增加集电极电源电压ve,使集电极峰值电流Ix达到规定值,然后施加规定的反向基极电流I,切断集电极电流。根据图15所示波形,在示被器上测量交送时间t测量模块中每只管芯的交迭时间,取最大值作为被测模块的交迭时间热特性测试4.I温度测量方法4.1.I测量外壳温度的基准点位置基准点位置为模块外壳底板长边侧面的几何中心点,可规定在该点的表面上,也可规定在深入该点表面1mm处。4.1.2温度测量方法环境温度用具有适当准确度的水银温度计测量。对于基准点在模块外壳底板表画的情况,外壳温度用可忽略热容量的然致元件进行测量。为保证热敏元件与模块底板之阀的热陧可以忽略,应用焊剂、夹具或卡件使热敏元件与模块外壳底板接触良好。对于基准点深入模块外壳底板表面1mm的情况,外壳温度用截面直径不大于0.25mm的热进行测量。热倜热端应熔焊形成小球(焊球直径应小于0.8mm》,不可绞扭或锡焊形成。热鋼盐端应插入规定点孔,且与模块底板接触良好。在测量过程中,应注意防止热偶热端短路,并使热隅冷端可靠地保持在JBT63075-1994℃或某一定温魔值。为了测量續温,必采用对温度敏感的器件参数作为结温的该数。通常采用小百分数额定电流下的基极一集电极正向直流电压作为热敏参数。对于达林顿结构,应采用末级晶体管基极一集电极正向直流电压作为热参数。测量热敏电压时,应注意消除非热瞬态效应的影响应当注意,这里假设管芯耗散功率和校准热敏曲线时,其结上的温度都是均匀的4,2热阻(R+)4.2.1目的测量模块中管芯结到外壳之间的热阻值4.2.2电路图Ic图164.2,3路说明与要求V1指示热敏电压值的仪表c-在被测管芯中产生耗散功率的集电极加热电流;1r一准敏电压的基准电流(热敏电流)通过调节电源G2和G可以改变耗散功率4.2.4定条件a.热敏电流(1):其大小的选取应使热敏电压相对于结温的变化约为2mv/℃b.耗散功率(P)(仅对方法一):其产生的热耗散应使结温达到或接近额定最高结温Tm。c.外壳温测量点位置和测温元件安装要求:符合4,1条4.2.5测量程序可采用两种基本方法方法用外部加热改变被测管芯的温度。此时,开关S1闭合,S2及S3断开。在固定的热敏电流下,测出热敏电压与温度的关系曲线将被测模块固定在恒温加热器具上,测温元件固定在被测模块的温度测量点处。断开开关S1,闭合开关S3秾S3,施加加热电流,并通过谒节G2和3在被测管芯中产生规定的耗散功率。达到热平衡后,分别在电流表A和电压表V2上读出加热电流的值和被测管芯的电压值。然后断开S2和S3,闭合S2,测量热敏电压值,并同时测量外尧温度。JBT63075-1994根据测得的热敏电压值,在热敏曲线上查得对应的结温T。耗散功率为P=Ic·Vcg……………(4)式中:P—在被测管芯中产生的耗散功率,W;1c-在被测管芯中产生耗散功率的集电极加热电流,AVcε—产生规定的耗散功率时,被测管芯集电极一发射极端子间的电压,V。热阻值为:T-T式中;R-—被测管芯的热阻值,℃/WT;--被测管芯的结温,C;T外亮温度,℃P—由公式(4)计算而得的耗散功率,W。方法二将被测模块固定在温度可调的加热器具上,测温元件随定在被测模块的温度基推点处S1、S2和S3周期性地开关。S2和S3闭合且S1断开时,施加加热电流,S2和S断开且S闭合时,测量热敏电压值。测量分两步进行第一步,加热器具保持在较高的温度,施加较小的加热电流I,在被测管芯中产生较小的耗散功率达到热平衡后,分别记录电流表PA2的读数L电压表PVz的读数Ve及外壳温度Tc:并根据公式4计算耗散功率P。第二步,加热器具保持在较低的温度,增大加热电流,使被测管芯结温与第一步相同。达到熟平衡后,分别记录电流表PA2的读数I、电压表PVz的读数Vc及外壳温度Tcx,并根据公式(4)计算耗歡功率P2热阻值为R-3,……………9**…”。(6)式中:Rt被测管芯的热阻值,℃/W;Te、Tcx—两次分别测得的外壳温度,℃;P4、P2-其值分别对应于Tc、Tc2的耗散功率,其值由公式(4)计算,W。测量模块中每只管芯的热阻值,将各个管芯的热阻并联,即为模块的总热阻4.3瞬态热阻抗(Z(x)4.3.1目的测量模块内管芯结到外壳的瞬态热阻抗。4.3.2电路图JBT63075-1994A图174.3.3电路说明与要求PS——记录热敏电压随时间变化的仪器;1c在被测管芯中产生耗散功率的集电极加热电流Ir-—-校准热敏电压的基准电流(热敏电流)。通过调节电源G2和G3,可以改变耗散功率4.3.4规定条件讒.热敏电流(I):其大小的选取应使热敏电压相对于结温的变化约为2mv/℃b、耗散功率(P);其产生的热耗散应使结温达到或接近额定最高结温T;e.外壳温度测量点位置和测温元件安装要求:符合4.1条4.3.5测量程序用外部加热改变被测管芯温度。此时,开关S1闭合,S2和S3断开。在固定的热敏电流下,测出热敏电压与温度的关系曲线将被测模块固定在恒温加热器具上,测温元件固定在被测模块的温度基准点处,断开开关S1闭合开关S2和S3,对被测管芯施加加热电流Ie,并通过调节G2和G3,在被测管芯中产生规定的耗散功率P,并建立热平衡。达到热平衡后,分别在电流表A:和电压表V上读出热电流I的值和被测管芯的电压值Vcx。然后,断开开关S2和S3,切加热电流L,闭合开关S1,用记录仪器PS记录作为降温过程时间函数的热敏电压值,并同时记录作为时间函数的外壳温度用已校准的热敏曲线把测得的热敏电压曲线变换成等效结温曲线,用下式计算瞬态热阻抗值。式中:Z(出x-被测管芯在时刻t时的瞬态热阻抗值,℃/W;当开关S和S3断开,且S;闭合,t=0时的结温,℃;Ta-当开关S2和S2断开,且S1闭合,t=0时的外壳温度,℃;T在时刻t时的结温,℃;T—在时刻t时的外壳温度,℃P--由公式(4)计算而得的耗散功率,W测量模块中每只管芯的瞬态热阻抗值,将各个簣芯的瞬态热阻抗并联,即为模块的瞹态热阻抗JBT63075-1994瞬态熟阻抗幽线图18所示Zith ti5额定值检验5.I电压额定值和限制工作电压的可测特性5..1引言有关可能施加于晶体管模块的最高电压的资料可由制造厂以额定值的形式给出,例如集电极一基极最高电压VcB集电极一发射极最高电压VcM;发射极一基极最高电压VEM或以限制电路中工作电压的特性数据的形式给凝,例如:发射极电流为零时的集电极一基极击穿电压VaxB;粲电极电流为零时的发射极一基板击穿电压VBEB集电极一发射极亩穿电压Vmxo、Vamx、Vam)x等。额定值是以大量试验为基础,并考虑电压极限参数及寿命失效机理而确定的。测试这些额定值是不可能的。当上述资料以特甡数据(这些特性会限制施加在电路中晶体管模块上的电压)的形式给出时,这意味着有可能在受控制的条件下进行测试。5,1.2集电极-基极击穿电压(VcB0)5.1.2.1目的在规定条件下,检验模块中管芯的集电极一基极击穿电压5.1.2.2.电路图A图19JBT63075-19945,1.2.3电路说明与要求R—一限流电阻器。其值应足够大,以避免过大的电流流过受试管芯及电流表。电流表内阻应足够小。电压表内阻应足够大5.1.2.4规定条件外亮温度(Te):按产品标准规定;b、集电极电流(x);按产品标雁规定;.发射极开路(E=05.1.2.§试验程序使外聋温度达到规定菹增加电源G的电压,直至受试管芯集电极一基极端子间电压达到额定值或集电极电流达到规定值若在集电极电流小于或等于其规定值时达到规定的集电极一基极最高电压,则电压额定值得到验证。裣验蔭埉中毎只管芯的集昍极一基极击穿电压,取最小值作为受试模块的集电极一基极电歴额定值。5.1.3发射极一基极击穿电压(YBREs.L3、1目的在规定条件下,检验模块中管芯的发射极一基极击穿电压。5.1.3.2电路图电路说明与要求R--限流电阻器。其值应足够大,以避免过大的电流流过受试管芯及电流表。电流表内阻应足够小。电压表内阻应足够大5.1.3.4规定条件外壳温度(Tc):按产品标准规定;发射极电流(e):按产品标准规定c.集电极开路(lc=0)5.1.3.5试验程序使外壳温度达到规宠值。增邡电源G的电压,直至受试管芯发射极一基极端子间电压达到额定值或发射极电流达到规定值。若在发射极电流小于或等于其规定值时达到规定的发射极一基极最高电压,则电压额定值得到验证。輓验褀玦中繇貝管芯的发射极一基极击穿电压,取最小值作为受试模块的发射极一基极电压额定值。5.1.4集电极一发射极击穿电压(V(BCg0、VcE,V(BCEx)5.1,4,2目的在规定条件下,檢验模块中管芯的集电极一发射极击穿电压5,1.4,2电路图JBT63075-1994VerTEXs.1.4.3电路说明与要求R1-限流电阻器。其值应足够大,以避免过大的电流流过受试芯及电流袤;R2检验V(Rc默时的基极偏置电阻器;R3—检验VxBx时的基极偏置电阻器;2—检验 VBRSCEX时的基极偏置电源。电流表内阻应足够小。电压表内阻应足够大5.1.4.4规定条件:a外壳温度(Te):按产品标准规定;b.集电极电流(I):按产品标准规定;c.基极一发射极间电路参数:对于 V(BR CEo Is=0;对于V(图RcE电阻器R2的值对于V(BCxG2的电压VB和电阻器R的值,或电压vBE的值。5.1.4.5试验程序按规定连接受试管芯基极一发射极间电路。使外壳温度达到规定值。增加电源G的电压,直至受试管芯集电极—发射极端子间电压达到额定值或集电极电流达到规定值。若在集电极电流小于或等于其规定值时达到规定的集电极一发射板最高电压,则电压额定值得到验检验模块中每只管芯的集电极一发射极击穿电压,取最小值作为受试模块的集电极一发射极尾压额定值。5.2绝缘电压(Vo)5.2,1目的在规定条件下,检验模块各端子与外壳底板之间的绝缘电压s.2.2规定条件:a.试验电压(交流电压方均根值);2500V,或按产品标准规定;b.试验电压频率:50Hz;c.试验电压由零增加至规定值的时间:不小于10sd.受试模块承受试验电压规定值的时间:1min。JBT63075-19945.2,3试验序将受试模块的基极、集电极、发射极等端子用导线紧固地连接为等电位点。在受试块的接线端予与外壳底板之间加规定的试验电压,并持续规定的时间。若末发生毒穿或闪络现象,则试验通过试验之后应即施加至少100V的直流电压测量绝缘电阻。若电压Vx/√z(Vs为受试模块任一对端子间预期会出现的最高峰值电乐)的值不大于100V,则绝缘电阻应不小于1M。若电压VM/√2的值大于00V,则绝缘电阻按不小于1000V计算。出厂检验可以不测量绝緣电阻。6热循环负载试验目的用耐久性试验确认模块承受濕变龀能方。电路图及波形单相桥模块和三相桥模块的热循环负载试验电路分别如图22和图23所示S图22C: TsLS图23JBT63075-1994加热时间冷却时间个环期图246.3电路说明与要求S—出时间继电器或温度继电器控制的周期性接通和断开的开关,用以挖制加热功率P的通颜。热功率P由电流G5(或G)提供。测量受试管芯电压的导线的连接应按3,4,1,3条规定6.4规定条件温。加热功率:加热电流波形为直流,其产生的热耗应使结温达到规定值;b.结温变化范围:加热期间的最高温度为Tm-℃,冷却期间的最低温度应不高于40℃e.加热时间和冷却时间:按产品标准规定;d,循环次数:按产品标准规定。6.5试验程序6.5.1单相桥模块闭合开关S:、S2和S3,调节电源G1、G2和G3,对受试管芯T1和T2加规定的加热功率,并用电流表A及电压表V1和V2监视。结温在规定时间内达到规定值后,断开开关S3,使其在规定时间内冷却到不高于40℃。此即一个循环周期。重复上述过程,直至达到规定的循环次数断开开关S1和S2,闭合开关S3、S,和S3,用同样方法对管芯T3和T进行试验,直至达到规定的环次数试验后,按产品标准规定的检验项目对模块进行测量,如均满足规定要求,则认为受试模块通过本项试验。6.5.2三相桥模块闭合开关S1、S2和S”,调节电源G2、G2和G;,对受试管芯T和T:麓加规定的加热功率。并用电流表A及电压表V和Ⅴ:监视。结温在规定时闯内达到规定值后,断开开关S;·使其在规定时内冷郄到不高于40℃,此即一个循环周期重复上述过程,直至达到规定的循环次数。断开开关S1和S2,闭合开关S3、S4和S,用同梯方法对管芯T2和T。进行试验,直至达到规定的循环次数断开开关S3和S4,闭合开关S3、S3和S,用同样方法对管芯T和T。进行试验,直至达到规定的循环次数试验后,按产品标规定的检验项目对模块遊行测蠶。如塆满足规定要求、则认为受试模块通过本项试验。JBT63075-1994附录热敏斜率测试方法(补充件A1概述热敏斜率测试又称热敏校准曲线测试。本测试是进行结温、热阻、瞬态熱隰抗等测试的基础测试。测试时通过被测管芯基极一集电极的热敏电流(I)又称热敏基准电流或测量电流。热敏电流在基极一集电极端子间产生的电压称为热敏电压(vr)。A2电路图r.. R. a图A1A3电路说明与要求直流恒流源G的纹波因数应不大于0.5%,以保证测量过程中热敏电流稳定。测量热敏电压的导线不应与施加热敏电流的导线共用,而应直接接至被测管芯基极一集电极两端消除导线及接触的压降。测量热敏电压的直流毫伏表应尽量采用读数准确度高的电表,如数字电压表或准确度0.5级,量程1伏或2伏的直流电压表可调恒温箱的温度均匀、稳定(保持在控制温度的1~-1℃以内)。从恒温箱引出的测量线应尽可能短,结点尽可能少,导线的粗细应与热敏电流的大小相适应。导线各结点在高温下也应接触良好。A4规定条件;a.热敏电流值的选取必须考虑到可以忽略附加结温升通常,其大小的选取应使热敏电压相对于结温的变化约为2mV/C;b.瀕试温度范围为室濕至额定最高结漲。一般取5个濕度点,最少应取3点;ε,如取平均热敏斜率,则被测管芯不得少于10只d.测试时,被测模块不带散热器A5测盪程序将被测模块紧团在恒温箱的安装座上,按图A1引出施加热敏电流和测量热敏电压的导线。恒温箱先JBT63075-1994不升温,保持在室温对被测管芯施加热敏电流Ir,测量热敏电压并记录相应的被测管芯的流度(室温)。将恒濕箱升温(一榖升20℃左右)。当温度稳定,即外部温度计或热电偶的指示能表征被测管芯的结温时,施加热敏电流,测量被测管芯在第2温度点的热敏电压,并同时记录温度值曩复上一步骤,分別测量被瀰管芯在第3、第4、第5等更高温度点的热敏电压,并同时记录相应的温度值。在坐标纸上绘出v:=f(T)曲线即热敏曲线(实深为直线),取直线上任意两点按下式计算热敏斜率M=,二式中:M热敏斜率,mV/C;T2、T2-一热做曲线上任取两点的温度,CVn1-温度为T3时的热敏电压,mV;V-温度为T2时的热敏电压,m。附录B术语参考件B1篥电极一极截止电流(IeBo)发射极开路《即发射极电流I=0)时,在规定的集电极一基极电压下,流过襲电极一基极结的反向电B2发射极一薹极截止电(Ieo)集电极开路(即集电极电流I=0)时,在规定的发射极一基极电E下,流过发射极一基极结的反向电33集电极一发射极截止电流(Ico)基裰开路(即基极电流珏=0)时,在规定的集电极一发射极电压下,流过集礽一发豺极的电涴,有时,基极不悬开路,而在基极与发射极间接有一个规定的电阻器或一个规定的电路,则相应的集电极一发射极截止电流分别用Lc和Lx表示。B4基极一发射极饱和电压( Vne sat)在规定的基极电流或基极一发射极电压条件(基极电流或基极一发射极电压增加超过此条件时,集电极电流基本保持不变)下;基极与发射极之间的电压。这是当基极一发射结和基极一集电极结玓为正向儻鬟时,基橛与发射极之间的电压B5集电极一发射摄饱和电压(rxa)在规定的基极电流或基极一发射极电压条件(基极电流或基极一发射极电压增训超过此条件时,集电极电流基本保持不变)下,集电极与发射极之间的电压注:这是当基极一发射极结和基极一集电极结均为正向偏置时,集电极与发射极之间的电压B6選向电流传输比的静值(hE)输出电压保持不变时,直流输出电流与宣流输入电流之比JBT63075-199437延迟时间()从在歸体管的输入端蘆加使其从芈导通态转变为导邐态的脉冲起,到在其籀出端出现载流子产生的脉冲止的时间间隔注:通常,此时间以分别对应于所施相脉冲及输出脉冲幅值的10%两点之阀的时间间粥来度量影8上升时间(tr)晶体管从非导通态向导通态转变时,其输出端脉冲僖分别达到规定的下限和上限两时刻之间的时间隔法:通常,下和上限分别为檎出脉冲杯的10%积90%89开递时间()延迟时河与上升时间之和,即t+t。B10(就流子)贮荐时间(,从施加于鼎钵管输入端的脉冲开始下降的点起,到载流子在其输出端产生的脉冲开始下降的点止的时间隔注:逦常,此时间以两脉冲幅值的90%点之间的时间间隔来度量B11下降时问(tr晶钵管从导通态问芈导态转变时,其输出端脉冲值分别达到规定的上限和下限两时刻之间的时阔间隔注:通常,上限和下限分别为输出脉冲幅镇约90%和10%,B12关断时间(tm)贮存时间与下降时间之和,t;+tB13(关断)交选时间(t)品体管从导通态向非导通态转变时,从集电极电压上升至其断态峰值的10%点起,到集电极电流脉冲下降其邁态峰值的0%点止的财呵隔。B4集电极一发射极维特电压 VcEO SUSA)基极开豁(即基电流I==0)时,在较大的集电极电流下的集电极发射极击穿电压。在此集电极电流下,击穿电压对集电极电流的变化不敏感有时,基极不是开路,丽在基极与发射极间接有一个规定的电阻器或一个规定的电路,则相应的集电极一发射极维排电压分别用V和 VcExesuS:表示B15集电极一基极击穿电压(mxB)发射极开路(即发射极电流k=0)时,集电极与基极间的击穿电压。B16发射极一基极密穿电压(Y)m0)集电极开路(即集电顿电流I=0)时,发射畅与基板间的责穿电EJBT63075-1994B17集电极一发射极击穿电压(Veco)基极开路(即基极电流I=0)时,集电极与发射极间的击穿电压。有时,基极不是开路,而在基极与发射极间接有一个规定的电阻器或一个规定的电路,则相应的集电级一发射极击穿电压分别用V(mE和V(x表示。B18集电极一基极电压(veo)发射极开路(即发射极电流I=0)时的集电极一基极电压B19发射极一基极电E(VEBo)集电概开路(即集电极电流(玩=0)时的发射极-基极电压。B20集电极一发射极电压(Vco)基极开路(即基极电流=0)时的集电极一发射极电压。有时,基极不是开路,而在基极与发射极间接有一个规定的电阻器或一个规定的电路,则相应的樂电极一发射极电压分别用Vx和Vx表示。B21(模块的)绝缘电压(V0)模块的接线端子与外尧底板之间能够承受的工频交流电压。附加说明:本标准由机械工业部西安电力电子技术研究所提出并归口。本标准由西安电力电子技术研究所负责起草。本标准主要起草人蓝筱屏、蔚紅旗、时俭新。中华人民共和国机械行业标准电力半导体模块测试方法双极型晶体管单相桥和三相桥JBT6307.5-1994机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷北京首体南路2号邮编100044)开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXXXX年XX月第X版年XX月第Ⅹ印刷印数1XXX定价 XXXXX元编号XX-XXX机械工业标准服务网:htp:/ww. 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