車用雪崩整流二極管的現狀和發展

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，即給兩個不同的漏電流(即兩個不同的溫度)，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)的關系曲線如圖3所示。

一般可以認為在兩個不同漏電流(第一個漏電流取室溫附近的常規漏電流，第二個漏電流取其100 倍或更大些時的漏電流)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的。

DVR2判定值是這樣確定的。DVR2 判定值對應的兩個電壓分別為：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的雪崩電壓。由于再回到室溫漏電流時并立即測試，余溫還在(如圖3 中的T3)，故雪崩電壓比直接室溫時測得的電壓要高，當然兩個電壓差小些，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，所以此方法簡單方便。

DVR 判定是判定器件雪崩特性的必要條件,即若不滿足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品，這是DVR測試的本質意義。

雪崩整流二極管通過了DVR 和DVR2判據，且還必須要滿足：雪崩擊穿后，仍能恢復阻斷特性且反向過流和動態雪崩能力強，這是判定雪崩特性器件的充分條件。

2.2.2 熱敏電壓△VF—等效瞬態熱阻抗測試

通過結殼熱阻測試功率半導體器件的穩態熱阻和瞬態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、時間長，常常用于抽檢。

對于要求如此嚴格的車用整流二極管，抽檢肯定是不行的，必須實行嚴格地全檢。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電流的不同關系，給出了熱敏電壓吟VF—等效瞬態熱阻抗測試方法[8]。

熱敏電壓吟VF—等效瞬態熱阻抗測試方法，雖然不是額定狀態下的測試，但其等效作用是相當的，最大好處是可以實行全檢。只有電熱特性都好的器件，才能確保三年，十萬公里安全運行。對此，參考文獻[9]進行了詳細介紹，這里不再贅述。

2.2.3 反向浪涌電流IRSM和動態雪崩能量(功率)

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

國際通用的反向浪涌電流IRSM測試條件為方波，脈寬80 ms。

所謂動態雪崩[10]是這樣一個瞬態(或叫暫態)過程，瞬態加入器件的電壓雖然還沒有達到該器件的雪崩擊穿電壓，但是在過大的反向功率的加入后，兩者對電場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完整的科學的測試體系。以下給出一個完整測試體系的實例。

顯然，上述測試方法和體系是原整流二極管標準中所沒有的，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濟

若要研制生產出像BOSCH、Denso、Actron 一樣的車用整流二極管和整流橋，就必須充分借鑒他們成功的經驗，走他們曾經走過的道路，投入大體同樣的資金，進行同他們大體相同的技術研究和科學創新。

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 一樣科學合理”，在真空井式爐并氮氣保護下進行氫氣還原焊接，“要采用一次焊接(OJ)工藝”，并“扶植起一次焊接(OJ)工藝的車用整流二極管的規模化專業生產廠”，整流橋的裝配結構也要進行根本性的改造，“為車用整流二極管在一類汽車廠替代進口、實現本土化作好技術準備”[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用整流二極管生產基地是當前擺在我們功率半導體工作者面前的任務之一[12]。

3 結語

1)通過上述的討論明確認識到，低端產品必須淘汰(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停產，熱疲勞水平低的產品不準流入市場)，產品升級勢在必然。電子元器件“大進大出”的現象，即出口產品附加值低，而國內整機發展急需的高端核心元器件又長期依賴進口的局面必須結束[13]。

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

3)政府的組織領導是必要的。相關主管部門認真搞好調查研究和經濟分析，組織和引導車用半導體產業的改組、整合工作，真正實現零部件的產業化，盡快建立起我們中國自己的國際一流的車用雪崩整流二極管生產基地。汽車研發、生產已完全國際化，車用整流二極管的研發、生產也必須國際化。小舟小船、小打小鬧自行發展的時代該結束了。

4)類似車用二極管這樣的產業還有很多，如焊接專用二極管、高頻電鍍專用二極管等，關乎國計民生，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學會電力電子學會七屆二次理事會暨報告會(連云港市，2009-9-12)上宣讀，此次重發，作者做了些許修改。