日志
测试二极管硅-金属合金不良的绝活
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测试二极管硅-金属合金不良的绝活：动态电阻测试法
金华市华丰仪器研究所 罗飞
TEL 0579-82389921 emil:wuxian1995@sina.com
关键词：四端，电压降。
概述；硅-金属合金不良在我国及功率半导体业界都是很头疼的问题，有该问题的管子可在很短时间就会失效，因此国内一直在寻找有效的测试方法，现在，由金华市华丰仪器研究所就找到了这个测试方法。
众所周知，二极管要通过大电流就要求正向电压降要小，该正向电压降由PN结内电压降（即耗尽区电压降）、耗尽区两侧的硅材料电压降、硅表面和金属电极间的硅-金属合金层电压降、管芯以外的金属导体电压降四部分。
PN结内电压降可选硅材料电阻率和扩散结深来减少，耗尽区两侧的硅材料电压降由选择低电阻率硅材料和减低硅片厚度来达到，硅-金属合金层电压降直接取决于硅-金属合金的质量和有效导电面积。
再看各种电压降及动态电阻的数量级分布：（以正常的台面汽车管为例）
测试条件：IF=100A。测得VFM=1.01V。
| PN结内 | 耗尽区两侧硅材料 | 硅-金属合金层 | 金属导体 |
电压降占% | 约70 | 约25 | 2-3 | 2-3 |
动态内阻占 | 约1mΩ | 约0.7 mΩ | 0.2-0.3 mΩ | 0.2-0.3 mΩ |
温度特点 | 负温度系数 | 略正温度系数 | 略正温度系数 | 正温度系数 |
内阻特点 | 随电流增大而减低 | 随硅材料面积增大而减低, 随厚度、电阻率增大而增大 | 随金属化的完美无缺达到最低,随面积增大而减低 | 随断面积增大而减低 |
注：PN结内的温度系数在大于管子额定电流后的某点会穿过零点而进入正温度系数，因而内阻特点也会相反。
注2：上例动态内阻共约2.2 mΩ，而按VFM/IF却得到:
Ro=1.01/100A=10.1 mΩ,这是为什么呢？
动态内阻测试法是：在额定电流的80%和120%分别测试出两个电压，再用两个电压之差除以两个电流之差即得到动态内阻，故两者的意义是不同的。
再分析一下硅-金属合金层不良所造成的影响：硅-金属合金层不良会使该电阻成数倍到数十倍的增大，在上表可看到： PN结结深和硅片厚度会造成PN结内和耗尽区两侧硅材料内阻的变动，硅-金属合金层的动态内阻正常时在整管动态内阻中占10-15%，如硅-金属合金层的电阻增大一倍以上，还是能明显地测试出来。
本所新近研发的BR2945F型智能化二极管正向电压测试仪就有这个功能。
过去，测试焊接空洞可用ΔVF测试仪(即瞬态热阻测试仪，如JYS2984A)，但热阻仿真结果告诉我们：其测试方法对未剥离的硅-金属合金不良测试灵敏度不高(ΔVF变化<3%)，原理很简单：未剥离的硅-金属合金不良和合金良好对热的传递影响差别不够多。而动态内阻测试法在数据显示变化却达20%以上。
2007.5.30
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