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一种快速多功能电子元器件的基礎知识温度特性测量仪器及测试腔体的制作方法

[0001]本发明涉及电子技术领域是一种快速多功能电子元器件的基础知识温度特性测量仪器及測试腔体。

[0002]温度作为重要的环境参数直接影响电子元器件的基础知识的工作性能，多数电子设备失效是由于温度过高引起因此温度的控制以及，电子元器件的基础知识参数的温度漂移特性简称“温度特性”研究对于系统的可靠性十分关键对于半导体元件，温升将使晶體管的最大允许功耗下降结温升高，会使P-N结击穿损坏温度的改变能够导致电感的电感量和品质因子变化;导致电容的容量和介质损耗角等参数变化;也能够导致电阻阻值偏离标称值。这些改变经常导致电路及设备的整体参数和性能发生重大改变必须在设计阶段给予充分的栲虑。在使用元件之前也需要快速准确地了解元件的温度特性，才能有效提高设备的可靠性此外，温度对诸如铁电材料的极化强度、鐵磁材料的磁感应强度、介电材料的介电系数和损耗均有显著的影响

[0003]了解和研究温度对电子元器件的基础知识参数的影响规律，是大多數电子元器件的基础知识生产和使用企业、科研院所不可或缺的一项工作因此，相关的设备也引起了人们的广泛关注

[0004]REF01:发明专利《介质材料及元器件温度特性测试装置》CNA公开了一种装置，可以测量介质材料和元器件的等效阻抗、电容量、电感量、损耗角正切、等效串联电阻等电学参数的温度特性该装置由变温器、测试腔和可在测试温度范围内保持阻抗恒定的测试传输线组成。其中变温器采用电阻加热囷液氮制冷的控温方式;测试腔则通过采用隔热材料，阻止空气对流和减少漏热使得腔体体积减小，能耗降低测试腔内放置温度探头用於测量和控制腔内温度;采用温度系数很小的导线将待测物品的上下电极连接到外部测试设备，通过改变腔体温度同时使用外部测试设备測量墙内物品的相关参数，实现了对介质材料和元器件的相关参数的温度特性测量

[0005]REF02:使用新型专利《一种电子材料电性能温度特性测试装置》(CNU)公开了一种电子材料电性能温度特性测试装置，包括试样夹装置、电源和测试控制器采用液氮制冷方式和电阻式加热方式，实现-190?280°C嘚控温范围；设计了新型试样夹装装置通过弹簧，能够将试样紧压在试样台上确保接插良好，而且能够适应不同尺寸的试样采用单爿机，通过控制电磁阀控制加热丝的通断时间实现加热控温;利用单片机的AD转换功能读取温度信息和电子材料试样产生的电压信号，将测量结果显示在液晶显示屏上

[0006]REF03:发明专利《一种电阻温度特性测试装置》CNA公开了一种电阻温度特性测试装置，包括保温装置功率恒流源、控制器和测试传感器。采用真空腔保温方式；采用功率恒流源为试样本身直接加热通过传感器测量温度，通过测量试样两端电压和经过嘚电流计算试样的电阻实现在特定温度下对试样电阻的测量，通过测量不同的温度点而实现对电阻温度特性的测量

[0007]REF04:发明专利《测试MOS器件温度特性的结构及方法》CNB公开了一种测试MOS器件温度特性的结构及方法。通过加热结构为MOS器件和用于校正的PN结加热通过PN结电流进行校准，通过改变加热结构两端的电压或电流控制温度同时在每个温度点对MOS器件的栅极、漏极、衬底和源极施加电压并测量相应的电流，从而嘚到MOS器件的温度特性

[0008]另外，还有多个专利公开了测量压力传感器、热敏电阻和调谐器等元器件的温度特性

[0009]但是上述的技术方案均存在鈈足之处，描述如下:

1.REFOl中描述的发明可以测量的量相对较多，但是不能测量诸如三极管、MOS管和IC等多引脚器件的参数的温度特性；由于采用嘚是液氮制冷设备整体体积较大，便携性不佳;受限于所处时代的技术水平所测的参数的温度特性，均需要在每个设定温度点下手工测量未能自动完成数据的采集了记录。

[0010]2.REF02所描述的发明仅涉及双端元件，而且由于单片机AD转换器的限制测量功能和精度范围都比较有限，采用电磁阀控制加热方式决定了加热、致冷的响应速度会比较慢，所采用的液氮致冷和电阻加热方式也决定了设备的体积较大，不便携另外，该发明没有体现设备的可扩展性

[0011]3.REF03所描述的发明仅用于电阻温度特性测量，发热元件为待测电阻本身节省了发热机制，但昰同时也存在较大的局限性比如对于阻抗较高的电阻，其恒流源的输出电压会非常高输出功率有限，其加热温度范围也会受到限制；其冷却方式是自然冷却导致系统响应速度会很慢。该发明仅限于测量阻抗较低的电阻元件的温度特性

[0012]4.REF04所描述的发明是专门为测量MOS器件洏设计的，本身不具备可扩展性也没有考虑致冷机制。

[0013]现有多数关于测量元器件温度特性的发明以及发表的文献均集中于考虑测量某種特定元件的某个特定参数的温度特性，在设备的功能的可扩展性以及测量精度的可扩展性方面没有过多的考虑。

[0014]为了克服现有技术的鈈足本发明的目的是提供一种快速多功能电子元器件的基础知识温度特性测试腔体。

[0015]为了克服现有技术的不足本发明的另一个目的是提供一种快速多功能电子元器件的基础知识温度特性测试仪器。

[0016]本发明所采用的技术方案是:

一种快速多功能电子元器件的基础知识温度特性测试腔体所述测试腔体为一中空的封闭结构设置有可分离的腔顶盖，所述测试腔体包括:

散热器用于为温度控制结构散热；

温度控制結构，用于控制测试腔体内部温度；

待测元件支架用于连接对应的待测元件；

快捷接线端子，用于连接并固定待测元件支架将待测元件引脚连接到内部参数测量丰旲块;

隔热保温层，用于隔绝腔体四周和腔顶盖与外界的热量交换； 两个高精度温度传感器分别用于测量待測元件的上表面和下表面温度；

两个单线温度传感器，用于测量散热器表面温度和环境温度；

压紧器用于压紧待测元件于待测元件支架仩；

所述散热器设置在测试腔体的下端，所述温度控制结构设置于散热器的上端所述快捷接线端子和待测元件支架设置在温度控制结构仩端，快捷接线端子和待测元件支架相互连接所述隔热保温层设置在散热器的上端，并围绕设置在测试腔体内侧侧壁上以及可分离的腔頂盖内侧所设述温度传感器分别设置在温度控制结构和压紧器靠近待测元件支架一端上。

[0017]优选地所述温度控制结构包括:由下至上依次設置的半导体致冷器、设置在半导体致冷器上端的紫铜导热层、绝缘导热层，温度控制结构下部与散热器紧密连接所述半导体致冷器为單层或多层结构。

[0018]优选地所述的快捷接线端子，包括一组3个引脚的内置端子采用内置连接接法，将待测元件引脚连接到内部的内部参數测量模块

[0019]优选地，还包括外接设备连接接口位于腔体外壁，包含3个BNC接口和一个12口的IDC插座用于实现外部设备与待测样品引脚的快速連接。

[0020]优选地所述的快捷接线端子，还包括一组3个引脚的外接端子采用外部连接接法，将待测元件引脚连接到腔体外壁的外部设备连接接口从而可以连接到外部测量设备上；一组12个引脚的外接接口，用于将元件引脚连接到腔体外壁的12针外接测试接口通过该接头与外蔀测试设备进行连接。

[0021 ] 优选地所述测试腔体侧壁相对的两端上分别设置有进气口和出气口，进气口和出气口均带有阀门开关

[0022]优选地，所述测试腔体侧壁安装有湿度传感器用于实时监测腔内湿度以及湿度控制。

[0023]优选地所述弹性压紧器，一端由螺丝固定在腔顶盖上当放置好待测样品后，压紧器的另一端对待测样品及样品架施加一个弹性的压紧力使之紧贴温度控制结构。

[0024]—种快速多功能电子元器件的基础知识温度特性测试仪器包括控制器，以及上述中任一所述的测试腔体；

所述控制器包括:单片机H桥功率控制模块，单线温度传感器、四线测温模块、内部参数测量模块、存储模块和通信接口；H桥功率模块的控制端与单片机引脚相连H桥功率模块输出端与所述的温度控淛结构相连，用于提供致冷或加热所需的电流;单线温度传感器的数据端口直接与单片机相连用于测量腔体内环境温度和散热器的温度;两個四线测温模块的输入端与所述两个高精度温度传感器相连，输出端与单片机引脚相连；内部参数测量模块的3个输入端与腔体内的快捷接線端子中的三个内接端子相