[发明专利]一种对数字隔离类器件的瞬态共模抑制参数的测试方法

说明书

技术领域

本发明是关于数字隔离类器件的瞬态共模抑制参数的测试方法。它主要是针对数字隔离类器件高速数据传输等实际工程的使用需求，对器件的抗共模瞬变性能的抑制能力进行测试并评价的方法，以防止器件由于瞬态工作特性退化而发生故障，提高器件的工作可靠性。属于电子元器件性能测试领域。

背景技术

数字隔离类器件由于具有传输速率高、信号保真好、成本低、效率高和集成度等优点，因而被广泛应用于长寿命、稳定性能要求相对较高的电子系统中，尤其是在一些应用环境比较恶劣的场合，以起到隔离输入输出提高抗干扰能力的作用，根据工艺不同，数字隔离器件主要有光电耦合隔离器、电容耦合隔离器和变压器耦合隔离器三个主要的门类。

变压器耦合方式是利用两个线圈的磁通耦合将信号从一级传递到下一级，它的频率范围和动态范围比较宽，长期的稳定性非常好。电容式耦合器件利用电容器的电荷感应现象来传递信号，同样可以起到电气隔离的目的，而且使用方便、性能稳定、失真小。一般情况下，电容耦合元件常被用来传输小信号，如果是大信号或者强信号的传输，就需要用变压器作为耦合元件。

光电耦合器是利用光信号传输电信号，从而使输入、输出电路不直接相连，对电信号的隔离作用非常不错。该类器件发展也比较早，如今已经在各种实际电路中得到普遍应用。在种类繁多的半导体光电器件里，它成为种类最多、用途最广的器件之一。光电耦合器一般由光的产生(LED)、光电流转换和信号放大三个部分组成。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，通过内部光传输通道被光二极管(PD)接收而产生光电流，经过电流电压转换器将光信号变为电压信号，然后由放大电路放大后输出。这样就完成了电-光-电的转换，同时也达到了隔离目的，其本质上可以被看作是一个以光电流为基级电流的三极管。

受光控光敏器件的导通与截止，是由发光二极管所加正向电压控制的。以光敏三极管为例，发光二极管有电流通过发光，使光敏三极管内阻减小而导通；反之，当发光二管不加正向电压或所加正向电压很小时，发光二极管中无电流或通过电流很小，发光强度减弱，光敏三极管的内阻增大而截止。

随着航天航空及武器装备领域的发展与要求，光耦的需求量越来越大，参数指标要求越来越高，工作环境越来越恶劣，对元器件的可靠性长寿命的要求越来越高。光耦的技术发展趋势可概括为以下几方面：

(1)随着集成度的提高，光耦越来越向小型化趋势发展。

(2)随着集成电路的发展要求，光耦越来越向高速、高压和高线性方面发展。

(3)随着整机集成度的提高，光耦越来越向多路方向发展。

(4)随着空间领域的发展，光耦越来越向高抗辐射方向发展。

(5)随着工作环境的提高，光耦越来越向高可靠性、长寿命方向发展。

光耦的性能参数可分为输入发光二极管部分、输出三极管部分、发光二极管与三极管之间的传输特性和隔离特性三部分。此外，还需考虑信号的时间参数：上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等。光耦合器在长线传输信息中作为终端隔离元件可以很大的提高信噪比，这是因为它的输入端属于电流型工作的低阻元件，所以具有很高的共模抑制能力。

在长期贮存状态下，数字隔离器件也会产生失效，而影响共模抑制能力。影响该类器件的贮存可靠性的主要因素是环境应力。晶体管在非工作状态下的环境应力包括温度应力、湿度应力、机械应力、化学应力以及设备电源通断产生的应力。

(1)温度应力：高温会加速光耦内部晶体管退化的物理-化学反应，还会加速材料的老化。降低温度有利于晶体管失效率的降低，但是过分降低温度会导致晶体管某些性能的退化。低温还会引起材料的收缩和断裂。

(2)湿度应力：在高温高湿或有温度周期性变化的适中湿度条件下，会逐渐增加密封不完善晶体管的内部湿度。

(3)机械应力：机械应力会使光耦内发光二极管、光敏三极管等结构失常、键合连接部位失效等热-机械互作用会使其材料、互连之间引起不同膨胀，诱发热扩散、机械形变和位移。

(4)化学应力：在晶体管中潜在着化学物性相互作用所产生的化学应力，这些互作用包括固体也进过城及其污染物的化学反应，造成晶体管退化。

(5)设备电源通-断循环：长期贮存休眠的设备往往要进行周期性通电和检测，这会影响设备中电子元器件的性能与可靠性。