分立元件功能检测



摘要:分立元件功能检测能够给出明确的输出数值和检测结论,在元器件检测筛选领域中优于VI曲线方式。

关键词:VI曲线;电阻;电容;三极管;分立元件检测板;电压基准器;稳压块


0  引言

    分立元件泛指电阻、电容、三极管等电子器件。分立元件的封装日趋小型化,检测环境发生许多新变化。单纯依靠VI曲线方式,无法实现稳定有效的检测。

    这里包含2个问题:1.怎样提供稳定检测环境;2.用什么方式检测。前者好理解,对于后者的检测方式问题,器件功能检测方式显然最为有效。

    比如,电压基准器是一种高性能模拟分立元件,常用于各种数据采集系统,实现高精度数据采集。检测者最关注的是器件输出的电压基准值,而非管脚阻抗特性。如果电压基准值不准确,即使VI曲线表明器件管脚阻抗特性完好,也失去检测意义。尤其对于元器件二次筛选,检测对象多是新器件,器件管脚阻抗故障非常罕见,VI曲线更不适用。又如,电阻值,电容值,电容串并联漏阻值,三极管的阶梯放大特性,稳压管和稳压块的稳压值等,也是检测分立元件时关注的问题。

    正达元器件综合检测仪不但有系列集成电路检测板,还有系列分立元件检测板,可提供对各种小型化封装分立元件的稳定检测环境。而且是对分立元件做功能检测,而非检测器件管脚阻抗特性的VI曲线方式。检测对象中除一般分立元件外,也包括稳压管、稳压块以及电压基准芯片等集成器件。


1  分立元件检测板(1)

    分立元件检测板(1)是正达系列分立元件检测板其中的一种,主要针对器件库中分立元件做功能检测。检测前,必须依照系统提示,连接电源线(三线插头),放置器件,选择跳线开关位置。

    分立元件检测板(1)上有22个器件检测插座,编号F1~F22。封装种类包括:

    DIP14,SOT2ESP23,SOT23,DO(ZP2),TO3P,TO252,SOT89,TO263,SOT363,TO220,TO92,TO39,TO3,TO66,TO3&TO66,SOT223等器件封装(插接)形式。板上有多种专用电路,例如:电源电路,检测电路,滤波电路,隔离电路等(图1)。


图1


    例如:采用分立元件检测板(1)对DO-35封装形式电压基准器做功能检测。按照正达元器件综合检测仪系统提示,将三线插头位置插接T1,三线T1-1/T1-2/T1-3分别接检测仪面板上的GND端子、AI1端子和VI2端子。按照系统提示将器件放置在F1或F4插座,左正右负方向放置。将S6跳线左侧连接(图2)。


图2


    检测中,分立元件检测板(1)上的检测插座中只能放置一个被测器件,不可同时放置多个器件。


2  电压基准器功能检测

    正达元器件综合检测仪器件库中有千余种电压基准器型号。以对型号为AMS4040CN电压基准芯片(SOT23-3封装)做功能检测为例。

    SOT23-3封装的电压基准芯片为3脚表贴封装,脚距1.9mm,片型较小(图3)。


图3


2.1  模糊型号列表模式:

    选择“模糊型号列表模式”时,仅需输入器件型号中部分信息“4040”,列表中会列出包含“4040”的器件型号列表(图4),便于集中查找。可快速选中AMS4040CN型号。


图4


2.2  SOT23-3封装电压基准器放置:

    根据系统提示:三线插头位置接T1,三线T1-1/T1-2/T1-3分别插接在检测仪面板上的GND端子、AI1端子和VI2端子。AMS4040CN电压基准芯片置于F3插座。F3插座的左右两侧共可放置2个器件。但只能同时放置1个器件,或左或右均可(图5)。


图5


    放置SOT23-3封装电压基准器时,可辅之以镊子和放大镜等工具。例如,将器件放置在F3插座的左侧位置后,必须再将F3插座上盖扣合关闭,锁紧器件(图6)。


图6


    AMS4040CN电压基准典型值为-2.500V,若按照默认值检测,正负允许5%误差,实测值允许范围为-2.475V~-2.525V。电压基准实测值可精确显示到小数点后3位。即:当所测AMS4040CN的电压基准实测值在允许范围-2.475V~-2.525V之间,则器件功能检测正确。否则,器件功能检测失败。其中的正负允许误差选项,可由检测者设定。


3  集成稳压器件功能筛选

    集成稳压器件有普通单列3脚封装,4脚/6脚表贴封装等类型,不同厂家对型号标注有区别,型号众多。为简化器件库,正达元器件综合检测仪将不同厂家型号和封装一致的器件在器件库中合并为一种型号,从而将集成稳压器件库中的型号简化为数百种。


3.1  建立集成稳压器件筛选库:

    以建立“LM7912CT”筛选库为例。

    建立筛选库文件名后,输入LM7912CT-NS完整型号。再调用LM7912CT检测程序。根据系统提示:被测稳压器件置于F10的插座,T1与检测仪连接,T1-1线连接GND端子,T1-2线连接VI2端子,T1-3线连接VI1端子。放置器件并连线(图7)。启动建库。


图7


3.2  消除集成稳压器件检测纹波:

    某些稳压器件(尤其是负压输出器件)在检测中会产生纹波。表现形式是:输出电压值不稳定,电压输出值在一个范围内反复上下跳动,数值不断变化。实际应用中在电路板上有滤波电路,并不影响产生纹波的稳压器件的正常使用。

    出现纹波情况,可采用检测钩将EP插针左起第3根插针和检测仪GND端子连接,通过分立元件检测板(1)中的滤波电路消除检测纹波(图8)。


图8


3.3  根据标准筛选库检验集成稳压器件

    建立“LM7912CT”集成稳压器件筛选库后,将待测“LM7912CT”稳压器件置于分立元件检测板(1)中的F10插座中,T1与检测仪连接,T1-1线连接GND端子,T1-2线连接VI2端子,T1-1线连接VI1端子。在筛选库列表中选择LM7912CT-NS/LM7912CT。集成稳压器件正负允许误差选项,可由检测者设定。

    LM7912CT稳压块检验正确实例。筛选结果:LM7912CT实测输出电压-11.98V,库中所学输出电压-12.19V,输出电压允许误差±0.30V。实测误差不超限。器件功能检验正确。(图9)。


图9


    LM7912CT稳压块检验失败实例。筛选结果:LM7912CT实测输出电压-11.78V,库中所学输出电压-12.19V,输出电压允许误差±0.30V。实测误差超限。器件功能检验失败。(图10)。


图10


4  三极管器件筛选

    采用分立元件检测板(1),正达元器件综合检测仪可对三极管/场效应管/可控硅等器件做功能检测。

    本文仅以NPN型三极管10步循环检测方式建库/检测为例。PNP型三极管、N沟道/P沟道场效应管、单向/双向可控硅,以及单步循环检测方式,受篇幅所限,从略。


4.1  建立三极管器件筛选库:

    以建立型号为“D880-Y(NPN型/TO220封装)”的三极管筛选库为例。

    建立筛选库文件名后,输入“D880-Y”完整型号,元件类型选择“三极管(NPN结构类型)”。基极电流递增值选择“24µA”,其它选项依照系统默认值,无须调整。

    选择“TO220(单列2.54mm)”,指定“器件管脚排列类型BCE”。根据系统提示:将待测D880-Y三极管器件置于分立元件检测板(1)插座F10,T1与检测仪连接,T1-1线连接VI2端子,T1-2线连接VI1端子,T1-3线连接GND端子。放置D880-Y三极管并连线(图11)。


图11


    按“十步快速建库”检测(图12)。NPN型三极管集电极输出特性曲线出现在检测窗口第1象限和坐标两轴,可完整反映三极管在截止区/放大区/饱和区中的特性状态,三极管的阶梯放大特性清晰显现。


图12


    PNP型三极管集电极输出特性曲线出现在检测窗口第3象限和坐标两轴。N沟道/P沟道场效应管漏极输出特性曲线分别出现在检测窗口第1象限/第3象限和坐标两轴。单向可控硅阳极输出特性曲线出现在检测窗口第3象限和坐标两轴,双向可控硅第2阳极输出特性曲线同时出现在检测窗口第1/3象限和坐标两轴。

    通过被测三极管/场效应管/可控硅输出特性曲线在检测窗口中的象限位置,可直观确定器件类型。


4.2  根据标准筛选库检验三极管器件:

    建立“D880-Y”三极管器件筛选库后,根据系统提示:将待测D880-Y三极管器件置于分立元件检测板(1)插座F10,T1与检测仪连接,T1-1线连接VI2端子,T1-2线连接VI1端子,T1-3线连接GND端子。在筛选库列表中选择D880-Y。按“十步快速检验”进行器件功能检验。筛选结果:第10步曲线出现最大误差,误差值0.36%,实测误差不超限。器件检验正确(图13)。


图13


    除在检测窗口中对比三极管/场效应管/可控硅等器件的输出特性曲线,同时给出“检验结论”和“最大误差”等结果信息。


5  阻容器件筛选

    电阻和电容器件筛选,可直接检测阻值、容值以及电容的等效串联电阻Rs和等效并联电阻Rp。而且可通过图形化形式,显示电阻和容值的线性度。

    普通直插式电阻和电容,可直接置于分立元件检测板(1)中的F1插座(DIP14),这样操作简单省事(图14)。


图14


5.1  根据标准筛选库检验电阻器件:

    可直接检测电阻阻值。与已建立的库中电阻值做检验对比。

    电阻图形化曲线形式表现为线性,是经过坐标原点的直线。直线两端分别止于电压/电流最大值两点连线和电压/电流最小值两点连线。同时给出“曲线相对误差”和“阻值相对误差”等结果信息。

    电阻检验失败实例。筛选结果:实测电阻值195kΩ,库中电阻值102kΩ,阻值相对误差91.2%,曲线误差10.9%,实测误差超限。器件功能检验失败。(图15)。


图15


5.2  根据标准筛选库检验电容器件:

    可直接检测电容容值,以及电容等效串联电阻Rs值和等效并联电阻Rp值。与已建立的库中电容值做检验对比。

    电容图形化曲线形式多表现为非线性,是包围坐标原点的闭合曲线,垂直于坐标两轴的正椭圆曲线或正圆曲线。小容量电容的椭圆曲线趋近于x轴,可变化为一条水平线;大容量电容的椭圆曲线趋近于y轴,可变化为一条垂直线。同时给出“曲线相对误差”和“容值相对误差”等结果信息。

    电容检验失败实例。筛选结果:实测电容值11.3µF,库中电容值45.7µF,发现串联漏电阻(Rs)1.1kΩ,曲线误差31.1%,容值相对误差75.3%。实测误差超限。器件功能检验失败。(图16)。


图16


6  结语

    通过以上几种典型实例可以看出,分立元件功能检测方式能够较好解决元器件二次筛选问题。有些厂家由于受技术条件所限,仅以VI曲线方式检测筛选元器件。尤其对于元器件二次筛选而言,VI曲线方式无法有效检测,不能给予检测者关注的结论。同时,分立元件日趋小型化,对检测环境也应做出改进。因此,必须更加注重科学有效的元器件检测方法和实现手段。

2020年09月02日

正达集成电路筛选测试设备:[前沿]2000kHz测试频率在元器件检测筛选中的应用

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