易恩电气ENJ2005-C图示仪测试MOSFET曲线实例

系统内部简介                                  

2.1  概述

ENJ2005-A/ENJ2005-B测试系统通过PC机对其内部功率源、测试施加条件、测试具体线路进行控制，达到对器件进行测试的目的。在一定的测试条件下，这些源与条件负载按照条件准确的连接，其中包含了大量的负载、转换功率源和所要求的外部测试线路

2.1.1 插槽/底板

ENJ2005-A/ENJ2005-B测试系统采用分立式印制PC板形式，通过系统机箱内的插槽与底板总线连接。位于机箱内部后方的较小部分是STD总线计算机部分。

计算机总线一直延伸到前面各测试板的计算机控制部分。机箱内的前面测试板部分包括：功率源板、模拟板、继电器板、归一化板、控制板等。在每一块板的边缘的金属指型的连接条上，从J1插卡的1脚到44脚上分配着交流和直流模拟信号脉冲，J2插卡的1脚到56脚上带有计算机信号（包括STD总线的扩展信号）。

简单的模拟信号通过模拟板产生，并通过总线（输出总线）传递到功率源上。结果返回到模拟板（通过输入总线）产生结果响应。模拟信号与信号线进行参考，实现与地隔离，达到消除信号线上的电流干扰的目的。通过继电器板达到控制功率源输出的目的，进而驱动前面板的互锁接口。继电器板可以转换选用内部负载或前面板上的外部负载。

2.1.2模拟板

模拟板产生模拟信号，用以控制高源板和低源板的电压和电流驱动器，从而实现控制相关的测试夹具的电压与电流。用一条专用的输出总线（脚J1-33）进行信号的传递。信号产生后依次传递到输出总线上，在总线上被采样分割，保持持续的信号传送到源板上。模拟板还同时监测返回的电压和电流结果信号，并同样的将其返回到输入总线上（通过J1-31）。在经过一定的时间结构滤波器滤波后，通过比较获得每一步测试的测试结果。

2.2  功率源

ENJ2005-A/ENJ2005-B测试系统存在两个功率源。高源用于驱动主要的端点（集电极－发射极，阳极－阴极等）。低源用于驱动控制端点（基/栅极）。两个功率源的范围和限制情况以及电流曲线在规格书中有详细介绍，详见下章。

在每一个源中，按照要求，通过输入的测试条件，电压和电流范围就被自动选定。这两个功率源都可以当作电压源和电流源使用。若当作电压源使用，电流就被钳制，相应的若当电流源使用，电压就被钳制。这样输出和钳制限制方式就被自动的确定。同时由测试类型和编程测试条件值确定输出量值。电压源或者电流源模式的选择，主要根据要完成的测试参数项性质决定。例如，漏电参数测试时，在一个测试条件值上，仅仅超过漏电参数限制的编程值时，就要用到高源板的电流钳制的电压源模式。

功率源的变量包括：上升时间，测试时间和周期占空比。这些变量由相应的测试参数项和输入系统的测试值通过系统自动决定。在高源板上10mA以上电流值的测试时间都为300微秒。

两个功率源都可以在一定条件下，通过大电流缓冲功率放大器扩展其电流和电压驱动能力。按照要求，高源板提供的电压或电流驱动可以通过缓冲器，直接送到继电器板上的阳极或集电极。这一驱动紧接着被施加到元件上。若要求驱动电压大于50V，高源板可以通过升压线路将其升高后，再施加到元件上。在一个测试周期结束后，两个功率源会以一定斜率平稳的减少，最终截至。测试时的供源范围和负载的重新设定，都只能是在功率源完全截至后进行，这样可以延长继电器的寿命。

2.2.1 高源板

高源板通过被测元件的阳极或集电极进行驱动，然后通过一个监测电阻利用电流检测法将结果返回。这些监测电阻（R19-28）都为高精密电阻，都是通过一定的线路进行转换来确定监测电流范围。当被用作电流源使用时，这一监测电流就相应的变成了控制部分。在输入的参考电压确定、电流为变量的情况下，功率源就为电流源。而相应的输入的参考电流确定，电压为变量的情况下，功率源就变成电压源。

电压驱动由运放（U1）和晶体管驱动缓冲器产生。限制的电流由U9和U15组成的放大器网络确定。通过上述介绍，电压驱动时限制电流，电流驱动时控制电流。电压源和电流源的参考电压都是通过模拟板的输出总线产生。源上的采样和保持电路在适当的时间点上，从总线获取电压值信号，并将其保存用以测试。测试结果被反馈到U9，U15和相关的线路上，进而控制源。

2.2.2低源板

低源板驱动被测元件的基极/栅极，其运作方式与高源板相同。实际上，两块源板都是用同样的印制板，只是用了特殊的符号表示出他们的不同点。在功率源的一些注意事项上，表示出了他们存在的部分不同点。他们主要的不同点为：低源板是监测输出电流，而另一块是监测反馈电流。低源板提供的低电压和低电流按要求作为基极/栅极的驱动。低源板在本质上与高源板是相同的，拥有一个缓冲功率放大器和采用电压与电流控制方式。

2.2.3继电器板

继电器板主要拥有继电器阵列，用以控制功率源和带有监控电路的负载，实现给阳极－阴极，栅极－阴极提供合适的电压。继电器K3、K17、K5、K6和K7控制是否接入阳极负载到电路中。继电器K20、K21、K22、K23、K11、K12和K13控制栅极－阴极，阳极－阴极的不同负载的切换。按照测试程序，继电器会自动重新设置。通过K18和K19控制是否接入。

阳极－阴极，栅极－阴极的监控电压分别在U7的输出点和U10的输出点被采样。进行适当的缓冲消除被测器件的负载效应后，作为最终结果通过总线传递给模拟板。

在继电器板上有升压结构，用以提供高于50V的电压。自升式变压器是隔离的，通过连接器J3来驱动。

2.2.4能量的提供和变压器

220V交流电压通过电缆线与后面板的电源总线连接器连接。

变压器转换后的其中二路电压，35V的电压通过AC2提供给低源板， 65V电压通过AC1提供给高源板。其中四路+5、+15、-15和+12提供给前端的风扇。-12V经过U14校准后提供给模拟板。直流电源拥有电流保护线路，当存在过载或短路的情况下，电源可以自动停止供电。过载线路将重新调整电源。在后面有介绍。

2.2.5功率源的档位划分

在ENJ2005-A/ENJ2005-B系统中，功率源是按照档位进行提供的。其档位一般按照一个数量级递增。具体的划分情况为：

2.3 测试时序

变量包括每个源的上升时间、脉冲测试有效时间、关断时间、应用源序列等等。这些变量由测试类型和操作员输入的测试条件值决定。它们不停的计算和更新测试所需的存储表。测试时间也可以确定，但典型的测试时间为15－20毫秒之间。由于在低电流和高电流点时，分别需要更长的脉冲测试有效时间和关断时间，测试时间将相应的延长。

2.4  振荡抑制

对于测试系统，要将振荡控制在一定的频谱范围上是一个显著且难解决的问题。如晶体管的电流增益参数（HFE），要使其集电极电流在一定的频谱范围上稳定，可能是其中最难解决的一个问题。一个TIP29晶体管在200mA时是相当稳定的，而2N3662在集电极电流为8mA时，测试增益参数时可能就会出现振荡现象。

要注意这些因素对ENJ2005-A/ENJ2005-B的影响。一般晶体管是在50mA的条件下测试电流增益，或是在夹具中并无稳定性要求的更大电流条件下测试。在10mA或更低电流情况下，在夹具中要求稳定性。所有的测试夹具都安装了一定级数的电感和一个旁路电阻在基极（栅极）上。TO-5夹具中加入了一个比其他夹具感量更大的电感，并且是很有必要的增加100uH的感量到基极上。可以在夹具中的集电极与发射极或基极与发射极间，增加一个1000PF的电容进行旁路，帮助减少不必要的振荡。这些措施对于小电流、高频率元件是最有效的，而对于更大电流的元件则没有必要。

在测试中不要将被测器件的任何管脚接到设备地上！运行放大倍数HFE测试，将前面板的连续/单步选择开关拨到连续模式，用半秒时间进行测试并同时监测集电极，直到集电极被监测到后才停止测试。在完成半秒测试周期时是没有振荡的。而振荡可能发生在元件测试周期前和最终值确定后系统回归零点后，这样对元件不会有损伤。这个程序同样仅适用于小电流高功率元件。

在与机械手一起使用时，也要注意同样的问题。在被测器件或附近线路上需要进行旁路。

3． 系统规格及技术指标                          

3.1  外形尺寸和电源要求

规格(mm): 450 (18″) × 5743(21″) × 280(11.5″)

重量(kg): 38 (57lbs)

电    源: 220VAC（±10%） 50/60HZ    Fused 5AC

3.2 器件测试种类