本标准规定了由半导体二极管芯片组成的臂对模块的测试方法。本标准适用于电流为5A及5A以上的电力半导体整流管臂对模块。由整流二极管组成的臂对组件亦应参照使用。本标准适用于 JB/T 6307.1-1992 电力半导体模块测试方法 整流管臂对 JB/T6307.1-1992 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国机械行业标准
JB/T6307.1-1992
电力半导体模块测试方法
整流管臂对
1992-06-26发布
中华人民共和国机械电子工业部1993-01-01实施
中华人民共和国机械行业标准
电力半导体模块测试方法
整流管臂对
主题内容与适用范围
本标准规定了由半导体二极管芯片组成的臂对模块的测试方法。JB/T 6307.11992
本标准适用于电流为5A及5A以上的电力半导体整流管臂对模块，由整流二极管组成的臂对组件亦应参照使用。
2术语
本术语范围仅系GB2900.32《电工名词术语电力半导体器件》未提供的适用于臂对模块的术语。2.1等效结温(Tv）
基于模块内臂对的两只芯片的热电校准关系，通过电测量得到的结温。2.2热阻（Ra）
在热平衡条件下，模块的等效结温和基准点的温度差与产生该温度差的耗散功率之比。3
电路符号及测试一般要求
3.1电路符号
可调交流电压源；
可调脉冲电源；
G——可调恒流源；
G-恒流源；
变压器；
二极管；
晶闸管；
电阻器；
可调电阻器：
机械电子工业部1992-06-26批准1993-01-01实施
电容器；
电感器；
S开关；
PV-—电压表；
PA-—电流表；
—瓦特表；
P示波器；
记录仪器；
E一一受试模块。
3.2测试一般要求
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3.2.1试验电源
3.2.1.1测试电路中的所有电源均应有钳位措施，以保护受试模块在通断，调整和测量时，不致由于浪涌等瞬态现象引起损坏。
3.2.1.2电源波动应不影响测量精度，交流电源频率为50士1Hz，波形为正弦波，波形失真系数不大于10%；直流电源纹波系数对于反向特性测量应不大于1%，对于正向特性测量应不大于10%。3.2.2测量仪表和电路条件
3.2.2.1仪表应有保护措施，以防止由于受试模块的故障或接线错误引起的过负荷。为防止不需要的半周脉冲进入示波器的放大器，可在电路中接入二极管保护。3.2.2.2测量大电流模块时，电压测量结点应与电流传导结点分开。当测量电流时的电路上的电压降和测量电压时的电路上的电流引起的误差可观时，则必须对测量结果进行修正。当测量小电流时，应采取适当预防措施，确保杂散电容，电感不影响测量精度，并使寄生电路电流和外部漏电流远小于被测电流，或在测量结果中，对其影响给予修正。3.2.2.3直流和交流电压表，电流表以及测量用分流器的精度一般应为0.5级或更高，且其阻抗对测量系统的影响应可以忽略，在下列情况下可用低于0.5级精度的仪表：a.
对测量结果没有重要影响；
对判定合格与否没有重要影响；b.
按国家标准没有0.5极标准仪表。c.
3.2.3环境条件
3.2.3.1室温测试大气条件
基准大气条件：温度25℃，相对湿度65%，气压101.3×10°Pasa.
仲裁试验大气条件：温度25±1℃，相对湿度63%～67%，气压86×10°~106×10°Pa；b.
c.常规试验大气条件：温度5~35℃，相对湿度45%~85%，气压86×10106×10°Pa。当相对湿度和大气压对被测参数没有可观影响时，大气条件可仅以温度为准。当室温偏高25℃较远，面温度对被测参数又有明显影响。应按25℃对测量结果进行修正。受试模块在高、低温箱中或控温夹具上进行高温测试或低温测试时，温度起伏在一1～十1℃范3.2.3.2
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围内，当温度对被测参数没有明显影响时，温差起伏在一2～十2℃范围内，否则应对测量结果进行修正。在无特别说明时，高温测试指在T-C下进行，T为额定最高结温；低温测试指在额定最低结温。4电特性测试
4.1反向重复峰值电流（1m）
4.1.1目的
在规定条件下，测量模块内芯片的反向重复峰值电流。4.1.2原理电路和要求
图1反向重复峰值电流测试电路
一提供负半周电压的二极管，使得只测量E的芯片的反向特性；VD1.VD2-
其值应选择当E击穿时，能限制流过E的电流，以防止损坏E和仪表；R1-
限流保护电阻器，
校准电流的无感电阻器；
可用峰值读数仪表代替示波器，峰值电流表应能显示反向电压达到峰值时的电流值。4.1.3规定条件
结温：25℃和Tml
b.反向电压：反向重复峰值电压(VrRu）；交流电压源频率：50Hz。
4.1.4测试程序
调交流电压源，在示波器上测得芯片的反向重复峰值电压，然后在连接R2两端的示波器上测得芯片的反向重复峰值电流，每只芯片均测试，取其较大者为模块的反向重复峰值电流。4.2正向峰值电压（V）
4.2.1目的
在规定条件下，用脉冲法测量模块内芯片的正向峰值电压。4.2.2原理电路和要求
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图2正向峰值电压测试电路
R2——校准电流读数的无感电阻器；N
R1——保护电阻器；
VT——控制电流脉冲的晶闸管，通态时产生脉冲电流，脉冲电流结束时应立即为断态G的脉冲宽度及其重复频率，应使得测量期间的内部发热可以忽略。可用峰值读数仪表代替示波器，峰值电压表应能显示正向电流达到峰值时的电压值。4.2.3规定条件
a结温：出厂检验为25℃，型式检验为25℃和T；b。正向峰值电流：模块内单只芯片的额定正向平均电流值的π倍（π可以取3)；4.2.4测试程序
受试模块紧固在夹具或散热器上，，测量峰值电压（V）的测试点位置尽量靠近模块壳体。注意消除接触压降，电流，电压取样应为四点连换法，注：
调脉冲电源的电压，由零遥渐增加，使流过受试模块内单只芯片的正向电流整定到规定值，此时示波器或峰值电压表显示的电压值即为所测正向峰值电压。每只芯片均测试。取较大值为模块的正向峰值电压。
4.3正向（伏安）特性（VM一Tm曲线）4.3.1目的
在规定条件下，用脉冲法测试模块内芯片的正向峰值电压与正向峰值电流的关系，并作曲线。4.3.2原理电路和要求
符合4.2.2条。
4.3.3规定条件
8.结温：25℃和Tm
b．正向电流范围，至额定正向平均电流值的4.5倍以上。4.3.4测试程序
受试模块分别在25℃C和T下，测出单只芯片的不同正向峰值电流及对应的正向峰值电压，每只芯片均测试，取较大值为模块的VrM-IM.在同一算术坐标上描出25℃及Tm下的两条正向伏安特性曲线；若测试电流范围比较大，可用单对数坐标描绘曲线。5热特性测试
5.1基本要求
5.1.1所有电气试验除另有规定或在脉冲条件下完成测量外，均应在热平衡条件下进行。5.1.2如果把从施加功率到进行测量之间的时间增加一倍，测量结果的变化不大于规定误差，厕可认为达到了热平衡。
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5.1.3基准点位置：模块壳体底板的长边侧面几何中心点，点深1mm；或由制造厂给定。5.1.4测量基准点温度(T)的方法基准点温度采用可忽略热容量的热敏元件进行测量，为保证热敏元件与模块壳体底板之间的热阻可以忽略，用焊剂，夹具或卡件使热敏元件与壳体底板可靠贴紧，对于基准点深入表面1mm的情况，用截面直径不大于0.25mm的热偶插入该孔进行测量，热偶热端应熔焊形成小球（焊球直径应小于0.8mm），不可用绞纽或锡焊形成。热偶热端插入基准点孔，并拍击孔边金属将热偶小球盖住，使热偶与壳体底板紧实地接触。热端不允许短路，热偶冷端应可靠地保持在0℃或某一定温度值。5.2热阻(Ra）
测量热阻(或瞬态热阻抗)是基于用热敏参数作为等效结温的该数、通常把在小百分数额定电流下芯片的正向电压用来作为热敏参数。这种方法的精度未加规定，但应遵守5.2.4条。5.2.1目的
测量模块内芯片的结到基准点之间的热阻。5.2.2方法原理
施加两个不同的耗散功率P，和P，通过调整冷却条件，使芯片达到相同结温，测量模块基准点的温度T，和T，用热敏电压检验是否达到相同结温，按公式（1）计算热阻。Raa
5.2.3原理电路和要求
图3热阻测试电路
可调恒流源，此电源应能输出使受试模块内芯片的结温达到或接近额定结温的负载电流G1-
（加热电流）I，在芯片的结中产生耗散功率P；监视其结温的直流基准电流（热敏电流)；S2
一负载电流中断时应闭合的电子开关；一在负载电流周期性中晰后的短时间间酸中，周期性中断负载电流I，的电子开关；PV—零位法（衡消法）电压表；一指示I，在结中产生耗散功率的瓦特表，PW-
若需要测试单只芯片的热阻，亦采用图3电路。5.2.4注意事项
当从负载电流I，向基准电流I，转换时，由于过剩电荷载流子产生殿态电压，如果受试模块包a.
含有铁磁材料，也要产生态电压，因此开关S2在这些瞬态效应消失以前不应闭合。b.通常基准电流I，应选取足够大，以维持整个结面积导通；c。5.2.3条的负载电流I，可以是零，即耗散功率P也是零，则公式（1）中的基准点温度T，等于5
施加功率P：时的等效结温。
5.2.5规定条件
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负载电流：产生的功率应使等效结温达到或接近Tm，通常为额定正向平均电流Ip测试程序
受试模块紧固在可调温度的加热夹具上，热偶固定在基准点上；加热夹具保持在较高的温度上，施加较小负载电流I，在芯片结中产生耗散功率P，，达到热平衡b.
后，调整零位法电压表PV为零平衡：记录基准点温度T+.
加热夹具保持在较低的温度上，增大负载电流I，至功率P，，把结加热到和b相同的等效结温，此c.
温度由零位法电压表PV的零平衡指示。记录基准点温度T。
d.按(1)式计算热阻。
5.3瞬态热阻抗(Z(t)
5.3.1目的
测量模块内芯片的结到基准点之间的瞬态热阻抗。5.3.2方法原理
施加负载电流并达到热平衡后，分别记录模块内芯片的耗散功率，切断负载电流，作为时间的函数，同时记录基准电流的正向电压和基准点温度。用相同基准电流得到的校准曲线，确定作为时间函数的等效结温。5.3.3原理电路和要求
图4瞬态热阻抗测试电路
I,—恒流源G1提供的在受试模块内芯片的结中产生耗散功率P的负载电流；提供的直流基准电流(热敏电流)：S-—切断负载电流I,的开关：
电流1，在受试模块内芯片的结中产生耗散功率的瓦特表；若需要测试单只芯片的瞬态热阻抗，亦采用图4电路。5.3.4规定条件
同5.2.5条。
5.3.5测试程序
I,——恒流源G
PW指示由负载
PS一记录热敏电压与时间的关系的记录仪器，用外部加热的方法，改变模块的温度，按作为等效结温的函数测量基准电流I，的正向电压，并描出校准曲线：
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b.受试模块紧固在保持固定温度的夹具上，热偶固定在基准点上，对受试模块的施加负载电流I，在其芯片结中产生耗散功率P，并建立热平衡；c.
断开开关S，切断负载电流I.，作为降温过程时间函数的正向电压（I，产生的），用记录仪器PS记录，在降温期间，同时记录相应的基准点温度；d.用校准曲线把记录的正向电压曲线变换成等效结温的曲线，用下式计算瞬态热阻抗Zt并描绘曲线。
式中：
2。 (t) =[Tr-Tmo] - [Tvo-Taup
To>、T(o)当开关S断开（t=0）时的温度，℃；TT——在时间t时的温度，C;
额定值（极限值）的检验
6.1反向不重复峰值电压（VRm）6.1.1目的
在规定条件下，检验模块内两只芯片的反向不重复峰值电压额定值。6.1.2原理电路和要求
图5反向不重复峰值电压测试电路本E
VD——提供负半周电压的二极管，使得只试验受试模块内芯片的反向待性；S--实现对E施加反向半周电源电压的机电开关或电子开关（导电角近似为180\);R保护电阻器，
规定条件
结温，25℃和Tm；
PV——峰值读数电压表。
半周期脉冲的持续时间，近似10ms，另有规定时，可为8.3.1或0.1ms；脉冲次数或重复频率；不大于5Hz；试验电压：反向不重复峰值电压（VrsM）。试验程序
交流电源电压设定为零；
断开开关S，使交流电源电压上升到反向不重复峰值电压的规定值；在反向半周期间闭合开关S，对两只芯片分别施加规定的反向不重复峰值电压；(2)
试验后，按4.1测量两只芯片的反向重复峰值电流，如均满足产品标准的规定值，则反向不重复峰值电压额定值得到确认。
6.2正向(不重复)浪涌电流(Irs）6.2.1目的
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在规定条件下，检验模块内芯片的正向（不重复）浪涌电流额定值。6.2.2原理电路和要求
图6正向(不重复浪涌电流测试电路PA-峰值读数电流表；
VD1—阻断由变压器T2提供正向电压的二极管；R1—设定浪涌电流的电阻器，此电阻器的电阻应大于二极管VD1的正向电阻；R2-保护电阻器，其电阻值应尽可能的小；导通角的机电开关或电子开关：S1—在正向（浪涌）半周期间近似于180°T1—通过S1对正向（浪涌)
半周期供电的大电流低电压变压器。其电流波形应基本上是持续时间近似于10ms(或8.3ms），重复额率近似于50（或60）Hz的正兹半波；T2—通过二板管VD1对反向半周期供电的小电流高电压变压器，若此变压器由一单独电流馈电，则其相序必须如同向T1读电的相序，其电压波形应基本上为正弦半波；PV-
一峰值读数电压表。
若需要，在X和Y点之间可接入二极管VD2及其申联的开关S2或接入电阻R3及其串联的开关S2，VD2为平衡二极管，其正向电阻近似等于受试模块单只芯片的正向电阻。若采用电阻R3，其电阻应与受试模块单只芯片的正向电阻相间，S2为机电开关或电子开关，在变压器T1反向半周期间，其导通角近似于180°。
6.2.3规定条件
浪涌前结温：Tjm；
反向峰值电压：0.5VkRM，另有规定时，可为0.8VM或VRM正向（不重复)浪涌电流，按产品标准：反向电压源的最大阻抗，应尽可能的小，以满足b项条件规定；每次浪涌的周波数，无待殊说明时，为一个周波；浪涌次数，按产品标准；
试验后的测量极限，按产品标准。6.2.4试验程序
电压和电流电源设定为零：
按其极性标志，将受试模块装入试验台座，并达到其温度条件，将蜂值读数仪表PV上显示的反向峰值电压调至规定值。
调整电阻R，使峰值读数仪表PA上显示的正向浪涌电流达到规定值，按施加正向浪涌电流的规定次数对模块内芯片逐只进行试验。d.
试验后，按产品标准规定的检验项目对模块内芯片逐只测量，如满足其规定值，则认为受试模块通过了本项试验。
6.3.1目的
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在规定条件下，检验模块内芯片的It值，或测试I\t一t曲线。6.3.2方法原理
It测试实质是持续时间小于工频正弦半波(1～10ms范围）的一种不重复浪涌电流测试。通过浪涌电流i对其持续时间t积分Jpidt，即可求得I\t值。改变持续时间就可求得半波内各时间点的I\t值，从而得到It曲线（如图7例)。
Iesm个
(X10'A)
(x10'A*.S）
tw(ms)
Pt曲线
't曲线；
IpsM曲线
图8Pt试验电流波形
Ism(t.-t)
式中：IpsM——浪涌电流峰值，A；t-—按图8定义的正弦半波底宽，ms。对于工频50Hz半个周波（底宽10ms），上式变为：6.3.3原理电路和要求
't=0.005Rism（A*·s)
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图9测试电路
R3-观测正向电流的无感电阻器，C、L、R.
-产生正向电流波形的电容器，
电感器，电阻器；
峰值读数电压表，
浪涌电流波形按下列公式，由C、L、和R2决定。对于衰减振荡波形，按公式（5)、（6)、（7）决定：C=0.53
对于正弦波形按公式(8)、(9)、(10)决定：Ipe
式中：V,—电容器C的充电电压，V；t、一按图8所示定义的正弦半波底宽，ms；IpsM——浪涌电流峰值，A，
为使加在受试模块内单只芯片上的电压尽可能的低，作为电路的改进，可采用C的放电电流先经过低压变压器再通过受试模块的芯片，这样电容器C的电压可以充至较高，以利于产生大电流脉冲。6.3.4规定条件
浪涌前结温；Tm或25℃；此内容来自标准下载网
浪涌电流波形为正弦半波峰值Irsu按产品标准，底宽t，给出Is单一值时为10ms，给出曲线时应在110ms间取4～5点（如1，3，5，7，9ms）；c
浪涌次数：应予规定，每两次之间间隔，由热平衡条件确定；紧接浪涌后不施加反向电压。
试验程序
值)：
将受试模块加热到规定结温：
调整C、L、R2，使受试模块的芯片通过规定峰值和底宽的浪涌电流IrsM（对应于被验证的I't经规定次数浪涌后，按4.1和4.2进行反向重复峰值电流和正向峰值电压测量，如满足产品标准
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