半导体三极管综合测试系统的硬件研究与实现

摘要

半导体分立器件产业是衡量国家综合实力的重要支柱性产业之一，而三极管作为其中的代表器件，自从其广泛使用在人们的生活中以后，在很短的时间内，就推动了人类文明的巨大进步，使得人类加快了从电气时代迈向电子时代的步伐。集成电路技术的飞速发展，同样离不开半导体三极管，这使得计算机技术走进人们的生活，人类感受到了自动化时代的强烈震撼。时至今日，半导体三极管依然是未来高新技术发展的一个方向。随着半导体三极管制造业的蓬勃兴起，其测试产业也已经形成规模，其所需的测试设备当前却是供需不平衡。目前在我国使用的测试设备较多的是两种，一种是实力较强的大企业所使用的综合测试设备，这种设备通常是国外的品牌，另一种是竞争实力相对较弱的中小企业所使用的晶体管图示仪，晶体管图示仪在测量时自动化程度不高，耗费大量人力资源，国外的综合测试设备虽然在测试性能以及稳定性上有一定的保证，但同样也有其不可避免的缺点，例如成本高、维修困难等。因此，自主研发相应的综合测试系统势在必行。
　　本文主要针对半导体三极管的测试方法进行研究，优选测试方案、对半导体三极管综合测试系统的硬件部分进行设计与实现，此测试系统能对半导体三极管的直流放大倍数、漏电流、饱和参数、反向耐压参数进行测量。本文对半导体三极管的直流放大倍数、漏电流、饱和压降、反响耐压测量方法进行了研究，并优选出相应的测试方案，其中放大倍数运用了新型脉冲测试方案；对综合测试系统的硬件部分进行了研究与设计，硬件系统分为CPU部分、基极电流IB部分、集电极电流IC部分等；最后完成了测试系统的调式以及验证，利用高精度万用表以及示波器验证了测试系统的可行性以及精确度。本文研究的半导体三极管综合测试系统具有测试速度快、稳定性好、测试精度高、重复性误差小、拥有较低的硬件成本等特点。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题研究意义

1.3 课题来源及研究内容

1.4 本章小结

第二章 半导体三极管直流参数测量方法的研究

2.1 半导体三极管直流放大倍数

2.2 半导体三极管漏电流

2.3 半导体三极管饱和参数

2.4 半导体三极管反向耐压

2.5 本章小结

第三章 测试系统的硬件设计方案

3.1 系统的整体设计方案

3.2 CPU部分

3.3 高精度AD/DA电路

3.4 基极电流IB部分

3.5 集电极电流IC部分

3.6 漏电流检测部分

3.7 饱和压降测试部分

3.8 反向耐压高压部分

3.9 继电器切换矩阵

3.10 系统电源

3.11 TTL串口通信

3.12 本章小结

第四章 系统的调试及实验验证

4.1 上位机软件连接调试

4.2 各项参数的校准

4.3 程控电压源及电流源验证实验

4.4 放大倍数测量实验

4.5 漏电流测量实验

4.6 饱和压降测试实验

4.7 反向耐压测试实验

4.8 实际器件参数指标的测试实验

4.9 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果