半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子器件測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]各種大功率無線電發(fā)送設(shè)備的大量應(yīng)用，使電磁環(huán)境日益復(fù)雜?，F(xiàn)在研制的高功率微波武器、電磁炸彈、電磁導(dǎo)彈和核電磁脈沖武器使得空間電磁環(huán)境更加惡劣。隨著軍事電子技術(shù)和信息化裝備的不斷發(fā)展，設(shè)備中的電子技術(shù)含量逐漸加大。在很多電子設(shè)備和電路的工作頻率不斷提高，而工作電壓卻逐漸降低，因而對電磁脈沖的敏感性和易損性也不斷增加。同時(shí)，電子系統(tǒng)中大量采用集成電路，而集成電路對電磁脈沖比較敏感，往往一個(gè)較大的電磁脈沖，就會(huì)使集成塊產(chǎn)生誤碼、記憶信息丟失甚至電子元器件失效或燒毀，上述情況對電子設(shè)備及系統(tǒng)的正常工作構(gòu)成了很大的威脅。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域中，電子元器件的失效與損傷、損毀導(dǎo)致嚴(yán)重后果的事實(shí)，已經(jīng)引起了人們對電子元器件電磁環(huán)境下可靠性的普遍關(guān)注。各類電子元器件體積越來越小，工藝越來越精細(xì)，集成度越來越高，導(dǎo)致電子元器件對各種電磁能量也越來越敏感。在電磁環(huán)境日益復(fù)雜的今天，研宄各類電子元器件的電磁損傷規(guī)律變得十分迫切。
[0003]目前國內(nèi)進(jìn)行半導(dǎo)體器件電磁損傷研宄的實(shí)驗(yàn)方法有兩種:輻照法和注入法，由于注入法具有成本低、易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，常常注入法替代輻照法。
[0004]國內(nèi)進(jìn)行半導(dǎo)體器件電磁損傷實(shí)驗(yàn)時(shí)通常進(jìn)行靜電放電電磁脈沖注入或方波信號(hào)注入，這種電磁損傷實(shí)驗(yàn)只能模擬單一的靜電放電電磁脈沖或方波脈沖對半導(dǎo)體器件造成的電磁損傷，而在實(shí)際中造成半導(dǎo)體器件損傷的電磁脈沖是復(fù)雜多樣的，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)方法無法對實(shí)際復(fù)雜電磁信號(hào)進(jìn)行模擬。同時(shí)，目前進(jìn)行半導(dǎo)體器件損傷實(shí)驗(yàn)大多是器件處于靜態(tài)(不工作的狀態(tài))，并未進(jìn)行動(dòng)態(tài)(工作狀態(tài))的電磁損傷實(shí)驗(yàn)。
[0005]為了更加全面地檢驗(yàn)半導(dǎo)體器件的電磁安全性，進(jìn)行半導(dǎo)體器件電磁損傷實(shí)驗(yàn)時(shí)需要采用復(fù)雜電磁信號(hào)注入，同時(shí)在半導(dǎo)體器件處于動(dòng)態(tài)時(shí)進(jìn)行電磁損傷實(shí)驗(yàn)，從而準(zhǔn)確評估半導(dǎo)體器件在所處電磁環(huán)境中的電磁安全性。因此，需要給出了一種半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量方法，為半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值的測定及安全性評估提供技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量方法，可以注入復(fù)雜電磁信號(hào)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測注入半導(dǎo)體器件的電磁損傷電壓、電流及二次擊穿點(diǎn)延遲時(shí)間，計(jì)算得到半導(dǎo)體器件的電磁損傷能量，判斷其電磁損傷閾值，包括損傷電壓和損傷能量，為半導(dǎo)體器件在復(fù)雜電磁環(huán)境中的安全性評估提供技術(shù)支撐。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量系統(tǒng)包括兩個(gè)頻率和功率可調(diào)的射頻源、合路器、功率放大器、隔離器、定向耦合器、半導(dǎo)體器件測試夾具、示波器、外部供電源；其特征是:所述兩個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器輸出端口與合路器的兩個(gè)輸入端口連接，合路器的輸出端口與功率放大器的輸入端口連接、功率放大器的輸出端口與隔離器的輸入端口連接，隔離器的輸出端口連接到雙定向耦合器的輸入端口 ；雙定向耦合器還包括輸出端口、入射功率監(jiān)測端口和反射功率監(jiān)測端口，入射功率監(jiān)測端口與第一功率測試通道相連，反射功率監(jiān)測端口與第二功率測試通道相連，雙定向耦合器的輸出端口連接到半導(dǎo)體器件測試夾具的輸入端口，半導(dǎo)體器件測試夾具的輸出端口通過同軸線纜與示波器的輸入端口連接，同時(shí)半導(dǎo)體器件測試夾具與外部供電電源相連；
[0008]所述的半導(dǎo)體器件測試夾具包括金屬制作屏蔽用盒體和設(shè)置在盒體內(nèi)的微帶線組件、固定裝置，所述的盒體包括一周的側(cè)壁、可以掀開的上蓋、固定在側(cè)壁下端的底板；
[0009]所述的微帶線組件包括置于底板上的絕緣體制作的填充塊、在填充塊上表面平鋪的一層導(dǎo)體制作的接地塊，該接地塊外邊沿與盒體的側(cè)壁接觸導(dǎo)通；
[0010]在該接地塊內(nèi)至少嵌入有一個(gè)水平貫穿該接地塊中心的第一微帶線，該第一微帶線的側(cè)部設(shè)有絕緣隔離帶與接地塊隔離，第一微帶線的外端與設(shè)置在盒體側(cè)壁上同軸線轉(zhuǎn)接頭的芯線連接導(dǎo)通形成該半導(dǎo)體器件測試夾具的輸入端口和輸出端口；
[0011]在該接地塊中部至少還設(shè)有一對對稱的從邊沿指向中心的第二微帶線，該第二微帶線的兩側(cè)和內(nèi)端設(shè)有絕緣隔離帶與接地塊和第一微帶線隔離，第二微帶線的外端與設(shè)置在盒體側(cè)壁上同軸線轉(zhuǎn)接頭的芯線連接導(dǎo)通；
[0012]所述的固定裝置設(shè)有與盒體固定連接的基座和設(shè)置在該基座的自由端的夾鉗和固定帽，固定帽能夠正對導(dǎo)電塊中心壓緊；
[0013]固定帽下表面中部設(shè)有凹陷的容納室，在容納室周邊設(shè)有與上述第一微帶線、第二微帶線在接地塊中心分布形狀匹配的徑向缺口。
[0014]優(yōu)選的，所述的半導(dǎo)體器件測試夾具的固定裝置的基座上設(shè)有壓緊彈簧和壓桿，壓緊彈簧支撐在壓桿的一端，所述的夾鉗的與壓桿的另一端連接，彈簧的彈力通過壓桿、夾鉗傳遞給所述的固定帽。
[0015]一種利用前面所述系統(tǒng)進(jìn)行的半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量方法，包括如下步驟:
[0016](I)測量每個(gè)樣本的器件特性，確定受試器件的完好性；
[0017](2)接好半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測試系統(tǒng)，并將被試半導(dǎo)體器件放入半導(dǎo)體器件測試夾具，給半導(dǎo)體器件供電；
[0018](3)接通射頻信號(hào)發(fā)生器，選定信號(hào)類型，信號(hào)功率，信號(hào)頻率，關(guān)閉射頻信號(hào)發(fā)生器的輸出；
[0019](4)打開功率放大器，調(diào)節(jié)功率放大器的增益；
[0020](5)打開信號(hào)發(fā)生器的輸出，觀測雙通道功率計(jì)的入射功率和反射功率，記錄示波器上的電壓、電流、二次擊穿點(diǎn)時(shí)間。
[0021](6)取下被試器件，檢測其性能是否變化，若有變化，記錄示波器上的電壓、電流、二次擊穿點(diǎn)時(shí)間，計(jì)算損傷能量。
[0022]此處損傷能量是指半導(dǎo)體器件損傷時(shí)所吸收的電磁脈沖能量，大小等于二次擊穿點(diǎn)延遲時(shí)間與晶體管的損傷功率的乘積。晶體管的損傷功率等于注入晶體管兩端的電壓與流過晶體管的電流的乘積。
[0023]該發(fā)明的技術(shù)效果
[0024]本發(fā)明利用信號(hào)可調(diào)的射頻信號(hào)源和功率放大器，通過傳導(dǎo)的方式，經(jīng)過半導(dǎo)體器件測試夾具，將射頻信號(hào)源輸出的功率注入半導(dǎo)體器件的引腳，同時(shí)針對注入半導(dǎo)體器件引腳的信號(hào)電壓、電流、二次擊穿點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)測量注入半導(dǎo)體器件的信號(hào)，計(jì)算損傷能量，能夠?yàn)榘雽?dǎo)體器件電磁損傷閾值的準(zhǔn)確判定及安全性評估提供技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0025]圖1是該半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1中的半導(dǎo)體器件測試夾具主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是圖2的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4是圖3的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是微帶線組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6是固定裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7是固定裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖中2-7中，1.盒體的側(cè)壁、2.盒體的上蓋、3.盒體的底板、4、同軸線轉(zhuǎn)接頭、5.彈簧、6.壓桿、7.夾鉗、8.固定帽、9.基座、10.填充塊、11.接地塊、12.第一微帶線、13.絕緣隔離帶、14.第二微帶線、8-1.容納室、8-2.缺口。
【具體實(shí)施方式】
[0033]實(shí)施例一:參見圖1-7，圖中一種半導(dǎo)體器件電磁損傷閾值測量系統(tǒng)包括兩個(gè)頻率和功率可調(diào)的射頻源、合路器