半导体三极管综合测试系统的硬件研究与实现

发布时间：2017-07-15 19:32

  本文关键词：半导体三极管综合测试系统的硬件研究与实现

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【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。
【关键词】：半导体三极管 综合测试仪 脉冲测试 嵌入式技术
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN32
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 课题背景9-10
• 1.1.1 半导体三极管的发展状况9
• 1.1.2 半导体三极管测试产业发展概况9-10
• 1.1.3 半导体三极管生产厂家发展状况10
• 1.2 课题研究意义10-11
• 1.3 课题来源及研究内容11
• 1.3.1 课题来源11
• 1.3.2 论文研究内容11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 半导体三极管直流参数测量方法的研究12-26
• 2.1 半导体三极管直流放大倍数12-17
• 2.1.1 放大倍数的测量原理与条件12
• 2.1.2 影响测试放大倍数的因素12-14
• 2.1.3 放大倍数的测试方法14-17
• 2.2 半导体三极管漏电流17-21
• 2.2.1 漏电流的测试原理与条件17-18
• 2.2.2 漏电流的测试方法18-21
• 2.3 半导体三极管饱和参数21-22
• 2.3.1 饱和参数测试原理与条件21
• 2.3.2 饱和参数测试方法21-22
• 2.4 半导体三极管反向耐压22-25
• 2.4.1 反向耐压测试原理与条件22-23
• 2.4.2 反向耐压测试方法23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 测试系统的硬件设计方案26-50
• 3.1 系统的整体设计方案26-27
• 3.2 CPU部分27-32
• 3.2.2 电源设计27-28
• 3.2.3 复位设计28
• 3.2.4 时钟设计28-29
• 3.2.5 I/O接口29-30
• 3.2.6 调试接口30-31
• 3.2.7 CPU及相关外围电路原理图31-32
• 3.3 高精度AD/DA电路32-34
• 3.3.1 模数转换电路设计32-33
• 3.3.2 数模转换电路的设计33-34
• 3.4 基极电流I_B部分34-37
• 3.4.1 基极程控电流源34-35
• 3.4.2 独立AD/DA35
• 3.4.3 光耦隔离35-37
• 3.5 集电极电流I_C部分37-39
• 3.6 漏电流检测部分39-40
• 3.7 饱和压降测试部分40-41
• 3.8 反向耐压高压部分41-42
• 3.9 继电器切换矩阵42-44
• 3.10 系统电源44-48
• 3.10.1 常用电平及恒压源电路44-45
• 3.10.2 基极隔离电源电路45-46
• 3.10.3 电源反馈控制电路46-47
• 3.10.4 钳位保护电路47-48
• 3.11 TTL串口通信48-49
• 3.12 本章小结49-50
• 第四章 系统的调试及实验验证50-64
• 4.1 上位机软件连接调试50
• 4.2 各项参数的校准50-51
• 4.3 程控电压源及电流源验证实验51-54
• 4.3.1 测试仪器精度的表达方式51-52
• 4.3.2 程控电压源验证实验52-53
• 4.3.3 基极电流验证实验53
• 4.3.4 集电极电流验证实验53-54
• 4.4 放大倍数测量实验54-56
• 4.5 漏电流测量实验56-58
• 4.6 饱和压降测试实验58-60
• 4.7 反向耐压测试实验60-62
• 4.8 实际器件参数指标的测试实验62-63
• 4.9 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-65
• 参考文献65-67
• 致谢67-68
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果68

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本文编号：545458