車(chē)用雪崩整流二極管的現狀和發(fā)展

2.2 雪崩整流二極管的檢測

2.2.1 雪崩整流二極管雪崩特性必要條件DVR

測試依據公式(4)(5)，按典型雪崩電壓值，經(jīng)計算得到的參數如表2 所列。

表2 中DVR判定值和DVR2判定值是這樣確定的：對于雪崩型整流二極管，依據VB 隨溫度T升高而線(xiàn)性增高的原理，巧妙地將對溫度的測試換成電流的測試，即給兩個(gè)不同的漏電流(即兩個(gè)不同的溫度)，看對應的VB的差值，也就是看所謂DVR判定值。第一，駐VB 為正，即對應T高的VB也高，第二，駐VB

雪崩電壓VB 和溫度(即漏電流)的關(guān)系曲線(xiàn)如圖3所示。

一般可以認為在兩個(gè)不同漏電流(第一個(gè)漏電流取室溫附近的常規漏電流，第二個(gè)漏電流取其100 倍或更大些時(shí)的漏電流)下測試造成的溫差(如圖3 中的T2 和T1)，例如為20益，不同的雪崩電壓差的最大值就是DVR判定值，近似取DVR判定值

，表2 中的DVR 判定值就是這樣估出來(lái)的。

DVR2判定值是這樣確定的。DVR2 判定值對應的兩個(gè)電壓分別為：100 倍或更大些的漏電流對應的雪崩電壓;再回到室溫附近漏電流時(shí)的雪崩電壓。由于再回到室溫漏電流時(shí)并立即測試，余溫還在(如圖3 中的T3)，故雪崩電壓比直接室溫時(shí)測得的電壓要高，當然兩個(gè)電壓差小些，因此取DVR2判定值為DVR判定值的一半。

如果是雪崩特性，則有：第一，DVR2 值>0;第二，DVR2值

加上DVR2 判定值是為了再一次驗證雪崩特性，所以此方法簡(jiǎn)單方便。

DVR 判定是判定器件雪崩特性的必要條件,即若不滿(mǎn)足DVR 和DVR2 判據，則一定不是雪崩器件，從而先期淘汰了部分不合格產(chǎn)品，這是DVR測試的本質(zhì)意義。

雪崩整流二極管通過(guò)了DVR 和DVR2判據，且還必須要滿(mǎn)足：雪崩擊穿后，仍能恢復阻斷特性且反向過(guò)流和動(dòng)態(tài)雪崩能力強，這是判定雪崩特性器件的充分條件。

2.2.2 熱敏電壓△VF—等效瞬態(tài)熱阻抗測試

通過(guò)結殼熱阻測試功率半導體器件的穩態(tài)熱阻和瞬態(tài)熱阻抗是二極管標準規定的方法。由于該方法復雜，測試功率大、時(shí)間長(cháng)，常常用于抽檢。

對于要求如此嚴格的車(chē)用整流二極管，抽檢肯定是不行的，必須實(shí)行嚴格地全檢。否則，少了熱特性的測試，還叫什么功率半導體器件?

采用熱敏電流測試結溫升是很早就有的方法。它也是巧妙地將熱特性測試轉變成電特性(通過(guò)熱敏電流、電壓)的測試。充分利用了二極管結壓降、體壓降和大小注入通態(tài)電流的不同關(guān)系，給出了熱敏電壓吟VF—等效瞬態(tài)熱阻抗測試方法[8]。

熱敏電壓吟VF—等效瞬態(tài)熱阻抗測試方法，雖然不是額定狀態(tài)下的測試，但其等效作用是相當的，最大好處是可以實(shí)行全檢。只有電熱特性都好的器件，才能確保三年，十萬(wàn)公里安全運行。對此，參考文獻[9]進(jìn)行了詳細介紹，這里不再贅述。

2.2.3 反向浪涌電流IRSM和動(dòng)態(tài)雪崩能量(功率)

測試只有反復通過(guò)反向浪涌電流IRSM測試和動(dòng)態(tài)雪崩能量(功率)測試的二極管，才是真正合格的車(chē)用雪崩二極管。

國際通用的反向浪涌電流IRSM測試條件為方波，脈寬80 ms。

所謂動(dòng)態(tài)雪崩[10]是這樣一個(gè)瞬態(tài)(或叫暫態(tài))過(guò)程，瞬態(tài)加入器件的電壓雖然還沒(méi)有達到該器件的雪崩擊穿電壓，但是在過(guò)大的反向功率的加入后，兩者對電場(chǎng)強度的貢獻之和足以使器件瞬間達到雪崩。

2.2.4 二極管雪崩特性的完整測試體系

對于雪崩整流二極管的雪崩特性測試必須建立起一個(gè)完整的科學(xué)的測試體系。以下給出一個(gè)完整測試體系的實(shí)例。

顯然，上述測試方法和體系是原整流二極管標準中所沒(méi)有的，因此也是必須增加的。

2.3 如何形成雪崩整流二極管的規模經(jīng)濟

若要研制生產(chǎn)出像BOSCH、Denso、Actron 一樣的車(chē)用整流二極管和整流橋，就必須充分借鑒他們成功的經(jīng)驗，走他們曾經(jīng)走過(guò)的道路，投入大體同樣的資金，進(jìn)行同他們大體相同的技術(shù)研究和科學(xué)創(chuàng )新。

從硅單晶、芯片工藝、歐姆接觸、臺面保護膠、焊接工藝、底座到裝配等，都要和BOSCH、Denso、Actron 同步接軌。

“底座設計要像BOSCH 一樣科學(xué)合理”，在真空井式爐并氮氣保護下進(jìn)行氫氣還原焊接，“要采用一次焊接(OJ)工藝”，并“扶植起一次焊接(OJ)工藝的車(chē)用整流二極管的規?；瘜?zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)”，整流橋的裝配結構也要進(jìn)行根本性的改造，“為車(chē)用整流二極管在一類(lèi)汽車(chē)廠(chǎng)替代進(jìn)口、實(shí)現本土化作好技術(shù)準備”[11]。

要盡快建立起雪崩整流二極管的完整的測試體系，完善從高溫交流反偏試驗、熱疲勞試驗一直到上機運行試驗等全部例行試驗規程。

在我國建造國際一流的車(chē)用整流二極管生產(chǎn)基地是當前擺在我們功率半導體工作者面前的任務(wù)之一[12]。

3 結語(yǔ)

1)通過(guò)上述的討論明確認識到，低端產(chǎn)品必須淘汰(非雪崩特性及雪崩特性不好的器件淘汰，檢測條件不具備的企業(yè)停產(chǎn)，熱疲勞水平低的產(chǎn)品不準流入市場(chǎng))，產(chǎn)品升級勢在必然。電子元器件“大進(jìn)大出”的現象，即出口產(chǎn)品附加值低，而國內整機發(fā)展急需的高端核心元器件又長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面必須結束[13]。

2)希望產(chǎn)、學(xué)、研各界的功率半導體科技工作者密切攜起手來(lái)，對車(chē)用雪崩二極管這一特定的領(lǐng)域，按照完整的系統工程，首先從科學(xué)技術(shù)角度，面向基層、面向工業(yè)急需，迎頭趕在世界的最前面。

3)政府的組織領(lǐng)導是必要的。相關(guān)主管部門(mén)認真搞好調查研究和經(jīng)濟分析，組織和引導車(chē)用半導體產(chǎn)業(yè)的改組、整合工作，真正實(shí)現零部件的產(chǎn)業(yè)化，盡快建立起我們中國自己的國際一流的車(chē)用雪崩整流二極管生產(chǎn)基地。汽車(chē)研發(fā)、生產(chǎn)已完全國際化，車(chē)用整流二極管的研發(fā)、生產(chǎn)也必須國際化。小舟小船、小打小鬧自行發(fā)展的時(shí)代該結束了。

4)類(lèi)似車(chē)用二極管這樣的產(chǎn)業(yè)還有很多，如焊接專(zhuān)用二極管、高頻電鍍專(zhuān)用二極管等，關(guān)乎國計民生，絕不可小覷，也必須出重拳才能搞好。

注：本文曾在中國電工技術(shù)學(xué)會(huì )電力電子學(xué)會(huì )七屆二次理事會(huì )暨報告會(huì )(連云港市，2009-9-12)上宣讀，此次重發(fā)，作者做了些許修改。