JJF 1894-2021 半导体管特性图示仪校准仪校准规范 高清晰版

中华人民共和国国家计量技术规范1半导体管特性图示仪校准仪校准规范s3发布 3实施国家市场监督管理总局 发布1半导体管特性图示仪校准仪校准规范ss

1代替3归 口 单 位:全国无线电计量技术委员主要起草单位:中国电子技术标准化研究院参加起草单位:北京市科通电子继电器总厂有限公司中国计量科学研究院西安微电子技术研究所本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释本规范主要起草人:李洁中国电子技术标准化研究院)刘冲中国电子技术标准化研究院)张珊中国电子技术标准化研究院)参加起草人:曹玉峰北京市科通电子继电器总厂有限公司)高 英中国计量科学研究院)饶张飞西安微电子技术研究所)目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2概述……………………3计量特性………………1输出部分……………2取样电阻……………3测量部分……………4校准条件………………1环境条件……………2校准用设备…………5校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准方法……………6校准结果表达…………7复校时间间隔…………

1)1)1)1)1)1)2)2)2)3)3)3)6)6)附录A 原始记录格式…………………

7)附录B 校准证书内页格式……………

)附录C 主要项目校准不确定度评定示例……………

)附录D 半导体管特性图示仪校准仪端口定义………

)Ⅰ引 言《 本规范依据0国家计量校准规范编写规则》和2测量不确定度评定与表示》编写。本规范在G3晶体管特性图示仪校准仪》基础上进行修订。与3相比,除编辑性修改外,主要技术变化如下:将规范名称修改为半导体管特性图示仪校准仪校准规范;修订了校准项目;增加了阶梯电压表的校准方法;增加了阶梯电流表的校准方法;增加了脉冲电流表的校准方法;附录中给出了电平测量的不确定度评定方法见附录附录中给出了半导体管特性图示仪校准仪端口定义见附录。本规范的历次版本发布情况:。Ⅱ半导体管特性图示仪校准仪校准规范范围本规范适用于半导体管特性图示仪校准仪的校准。概述半导体管特性图示仪校准仪以下简称图示仪校准仪是通过提供标准电压源、标准电流源等标准信号对半导体管特性图示仪进行校准的专用校准仪器。目前主要有两种类型:阶梯归一化图示仪校准仪和阶梯采样测量图示仪校准仪。阶梯归一化图示仪校准仪内部采用阶梯归一化比较法对图示仪进行校准,阶梯采样测量图示仪校准仪内部采用阶梯采样测量法对图示仪进行校准。计量特性输出部分直流电压)输出范围10;)最大允许误差:±33。直流电流输出范围0;最大允许误差:±33。取样电阻)范围50;)最大允许误差:±31。测量部分阶梯电压归一化变换0电压变换范围10;最大允许误差:3。阶梯电流归一化变换s电流变换范围0;最大允许误差:3。偏差表)量程范围:±30)最大允许误差:5。阶梯电压指示0电压变换范围1阶0阶;最大允许误差:±31。1阶梯电流指示s电流变换范围阶阶;)最大允许误差:±55。脉冲电流指示b ±5b ±5)最大允许误差: ( 。注:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。校准条件1环境温度1环境温度:52相对湿度 5。3电源要求))。4周围无影响仪器正常工作的干扰和机械振动。校准用设备数字多用表 : (

, : ;直流电压测量范围

±10

最大允许误差

5直流电流测量范围:±10最大允许误差:1;电阻测量范围00,最大允许误差:1。微欧计 :

, : 。电阻测量范围

50Ω

最大允许误差

13静电计 : ( , : 。直流电流测量范围

±1

最大允许误差

34数字化仪 : ( , : ;直流电压测量范围 带宽:;

10V

最大允许误差

3采样速率:5。高压分压器电压范围00,分压比,直流最大允许误差:1。直流标准电压源直流电压输出范围:±10最大允许误差:5。直流标准电流源直流电流输出范围2,最大允许误差:5。脉冲电流源 :

, : ( ; 脉冲电流输出范围

50A

最大允许误差

±21脉冲宽度;平坦度3。脉冲分流器阻值511,最大允许误差:±312功率:0W;带宽:。注:电阻的选取原则为1≤R)0。校准项目和校准方法校准项目 。校准项目见表1

表1校准项目表序号校准项目1输出部分直流电压源2直流电流源3取样电阻取样电阻4测量部分阶梯电压归一化变换5阶梯电流归一化变换6偏差表7阶梯电压表8阶梯电流表9脉冲电流表校准方法外观及工作正常性检查图示仪校准仪应外观完好、配套附件齐全,各开关、按键等应安装牢固、调节正常,无影响电气性能的机械损伤。将检查结果记录于表1中。通电前,调整图示仪校准仪各开关旋钮应置于初始位置或安全位置,偏差表置于关断位置,校准前,图示仪校准仪及校准用设备应按规定时间进行预热。直流电压源当图示仪校准仪输出电压范围0V时

,仪器连接如图1所示。图10V及以下直流电压源校准将数字多用表置于”测量功能,分别测量图示仪校准仪各挡位直流电压输出值,读取数字多用表的电压测量值,并记录于表2中。当图示仪校准仪输出电压范围0V时,按图2进行连接。3图20V以上直流电压源高压校准读取数字多用表的电压测量值0,直流高压源的校准值按公式)计算,并记录于表2中。:

V0

)式中V直流高压源的电压校准值0数字多用表的电压测量值F高压分压器分压比。直流电流源当图示仪校准仪输出电流范围为1A时,

仪器连接如图3所示。图31A直流电流源校准将静电计置于 ”测量功能,分别测量图示仪校准仪各挡位直流电流输出值,读取静电计的电流测量值,并记录于表3中。当图示仪校准仪输出电流范围为A时

,仪器连接如图1所示。将数字多用表置于”测量功能。分别测量图示仪校准仪各挡位直流电流输出值,读取数字多用表的电流测量值,并记录于表3中。取样电阻适用于阶梯采样测量图示仪校准仪)当取样电阻范围为50Ω时,仪器连接如图4所示。图450Ω取样电阻校准分别测量图示仪校准仪各挡位取样电阻值读取微欧计的电阻测量值并记录于表4中。当取样电阻范围为0Ω

,仪器连接如图1所示

。采用四线测量法分别测量图示仪校准仪各挡位取样电阻值读取数字多用表的电阻测量值并记录于表4中。当取样电阻范围为Ω时

仪器连接如图1所示

采用两线测量法分别测量图示仪校准仪各挡位取样电阻值,读取数字多用表的电阻测量值,并记录于表4中。阶梯电压归一化变换4

适用于阶梯归一化图示仪校准仪)仪器连接如图5所示。图5阶梯电压归一化变换校准将图示仪校准仪 阶梯负载”开关置于归一化挡图5阶梯电压归一化变换校准置直流电压源输出变换器输入电压值读取数字多用表的电压测量值并记录于中。阶梯电流归一化变换

适用于阶梯归一化图示仪校准仪)仪器连接如图6所示。图6阶梯电流归一化变换校准将图示仪校准仪 阶梯负载”开关置于归一化挡图6阶梯电流归一化变换校准置直流电流源输出变换器输入电流值,读取数字多用表的电压测量值,并记录于表6中。偏差表

适用于阶梯归一化图示仪校准仪)仪器连接如图1所示。将数字多用表置于”测量功能。调准偏差表的机械零点,将图示仪校准仪的比较开关置于V挡位,功能开关置于阶梯位置,阶梯负载开关置于归一化位置。调节偏差微调旋钮,使偏差表指针准确指示到各校准点,分别读取数字多用表的电压测量值,并记录于表7中。阶梯电压表适用于阶梯采样测量图示仪校准仪)仪器连接如图7所示。图7阶梯电压表校准设置图示仪校准仪工作于阶梯电压测量模式

按挡位从低到高的顺序设置直流标准电压源的输出值,读取图示仪校准仪的电压测量值,并记录于表8中。阶梯电流表适用于阶梯采样测量图示仪校准仪)仪器连接如图8所示。图8阶梯电流表或脉冲电流表校准设置图示仪校准仪工作于阶梯电流测量模式。设置数字化仪工作于脉冲电压5采样功能,触发电平的设置按照被测电压信号被测电流信号乘以脉冲分流器电阻值确定0进行选择,设置图示仪校准仪与数字化仪工作于等待触发状态,设置脉冲电流源输出指定脉冲电流信号。R分别读取数字化仪的电压测量值和图示仪校准仪的电流测量值,按公式)计算标准电流值,并记录于表9中。R式中:I标准电流值;

IV

)V数字化仪的电压测量值R脉冲分流器的值。脉冲电流表适用于阶梯采样测量图示仪校准仪)仪器连接如图8所示设置图示仪校准仪工作于阶梯电流测量模式重复步骤,将数据记录于表0中。校准结果表达图示仪校准仪校准后,出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息:标题:校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;客户的名称和地址;被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时应说明被校对象的接收日期;如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范的偏离的说明;校准证书签发人的签名、职务或等效标识;校准结果仅对被校对象有效的声明;未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。6附录A原始记录格式一、外观及工作正常性检查表1外观及工作正常性检查项目检查结果外观检查工作正常性检查二、直流电压源

表2直流电压源量程标称值电压测量值分压比电压校准值测量不确定度U)三、直流电流源

表3直流电流源量程标称值测量值测量不确定度U)四、取样电阻

表4取样电阻量程标称值测量值测量不确定度U)7五、阶梯电压归一化变换

表5阶梯电压归一化变换挡位变换器输入变换器输出测量不确定度U)标称值测量值六、阶梯电流归一化变换

表6阶梯电流归一化变换挡位变换器输入变换器输出测量不确定度U)标称值测量值七、偏差表

表7偏差表量程设置值标称值测量值测量不确定度U00-50+503-3-2-10+1+2+38八、阶梯电压表

表8阶梯电压表量程标准值测量值测量不确定度U)九、阶梯电流表

表9阶梯电流表量程脉冲分流器电压测量值标准电流值测量值测量不确定度U)十、脉冲电流表

表0脉冲电流表量程脉冲分流器电压测量值标准电流值测量值测量不确定度U)9附录B校准证书内页格式一、外观及工作正常性检查表1外观及工作正常性检查项目检查结果外观检查工作正常性检查二、直流电压源

表2直流电压源量程标称值电压测量值分压比电压校准值测量不确定度U)三、直流电流源

表3直流电流源量程标称值测量值测量不确定度U)四、取样电阻

表4取样电阻量程标称值测量值测量不确定度U)0五、阶梯电压归一化变换

表5阶梯电压归一化变换挡位变换器输入变换器输出测量不确定度U)标称值测量值六、阶梯电流归一化变换

表6阶梯电流归一化变换挡位变换器输入变换器输出测量不确定度U)标称值测量值七、偏差表

表7偏差表量程设置值标称值测量值测量不确定度U00-50+503-3-2-10+1+2+31八、阶梯电压表

表8阶梯电压表量程标准值测量值测量不确定度U)九、阶梯电流表

表9阶梯电流表量程脉冲分流器电压测量值标准电流值测量值测量不确定度U)十、脉冲电流表

表0脉冲电流表量程脉冲分流器电压测量值标准电流值测量值测量不确定度U)2附录C主要项目校准不确定度评定示例直流电压校准不确定度评定测量方法以直流电压0V为例

采用标准表法直接测量,

由图示仪校准仪输出直流电压0记录数字多用表示值。不确定度来源不确定度来源主要包括:数字多用表直流电压测量不准引入的标准不确定度分量数字多用表的电压测量分辨力所引入的标准不确定度分量测量重复性引入的标准不确定度分量。标准不确定度评定由数字多用表直流电压测量不准引入的标准不确定度分量以0V测试点进行分析。数字多用表在0V量程0V测试点,其允许误差极限为±7×6×读数+2×6×量程所以0V的允许误差极限为77,估计为均匀分布,=,故其标准不确定度分量19,相对标准不确定度为9。由数字多用表的电压测量分辨力所引入的标准不确定度分量根据实际测试要求,数字多用表在0V量程的分辨力为1,区间半宽为5,即5,估计为均匀分布,则=,故其标准不确定度分量2=9,相对标准不确定度为9。由测量重复性引入的不确定度分量选一台较稳定图示仪校准仪作为被测对象重复测量0次,测量结果见表。

,在相同的温湿度条件下

,用数字多用表表1直流电压参数0V重复测量结果测量序号测量结果/V112937425168713表1续)测量序号测量结果/V879802平均值6单次测量实验标准偏差0V则相对标准不确定度为2,即2。合成标准不确定度 。标准不确定度分量汇总见表2表2标准不确定度分量一览表不确定度分量不确定度来源分布k值相对标准不确定度r数字多用表直流电压测量不准均匀39r数字多用表的电压测量分辨力均匀39r测量重复性——2以上各标准不确定度分量互不相关,则相对合成标准不确定度为:V)=r2扩展不确定度取包含因子k=2,则相对扩展不确定度为:( V)V)4直流电流参数测量方法

直流电流源校准不确定度评定, ,以直流电流0A为例 采用标准表法直接测

由图示仪校准仪输出直流电流0,记录数字多用表示值。不确定度来源不确定度来源包括:数字多用表直流电流测量不准引入的标准不确定度分量数字多用表的电流测量分辨力所引入的标准不确定度分量测量重复性引入的标准不确定度分量。不确定度评定由数字多用表直流电流测量不准引入的标准不确定度分量以0A测试点进行分析。数字多用表在0A量程0A测试点,其允许误差极限为±6×读数6×量程所以0A的允许误差极限为2即2,估计为均匀分布,则=,故其不确定度分量417,相对标准不确定度为7。由数字多用表的电流测量分辨力所引入的标准不确定度分量根据实际测试要求,数字多用表在0A量程的分辨力为1,区间半宽为,即,估计为均匀分布,=,故其不确定度分量2=,相对标准不确定度为9。由测量重复性引入的不确定度分量选一台较稳定图示仪校准仪作为被测对象重复测量0次,测量结果见表。

,在相同的温湿度条件下

,用数字多用表表3直流电流参数0A重复测量结果测量序号测量结果/mA16283748596677879807平均值3单次测量实验标准偏差9A则相对标准不确定度为9,即9。。合成标准不确定度不确定度分量见表。表4标准不确定度分量一览表不确定度分量不确定度来源分布k值相对标准不确定度r数字多用表直流电流测量不准均匀37r数字多用表的电流测量分辨力均匀39r测量重复性——9以上各不确定度分量互不相关,则相对合成标准不确定度为=r95扩展不确定度取包含因子k=2,则相对扩展不确定度为:( ))2直流电阻参数测量方法

取样电阻校准不确定度评定, ,字多用表直流电阻测量端子记录数字多用表示值。以直流电阻Ω为例,字多用表直流电阻测量端子记录数字多用表示值。

将取样电阻指定输出端连接到数不确定度来源不确定度来源包括:数字多用表测量直流电阻不准引入的标准不确定度分量数字多用表的电阻测量分辨力所引入的标准不确定度分量测量重复性引入的标准不确定度分量。不确定度评定由数字多用表测量直流电阻不准引入的标准不确定度分量数字多用表在Ω量程Ω测试点,其允许误差极限为±6×读数6×6×量程所以0Ω的允许误差极限为±01,即a=估计为均匀分布,=,故其不确定度分量1,相对标准不确定度为5。数字多用表的电阻测量分辨力引入的标准不确定度分量数字多用表在Ω量程的分辨力为1,根据实际测试要求,将其分辨力扩大为0,区间半宽为5,即5,估计为均匀分布,则=,故其不确定度分量29,相对标准不确定度为9。由测量重复性引入的标准不确定度分量选一台较稳定大功率图示仪校准仪,在相同的温湿度条件下,用数字多用表重复测量0次,测量结果见表。表5直流电阻参数Ω重复测量结果测量序号测量结果Ω12263147546378856表5续)测量序号测量结果Ω9407平均值7单次测量实验标准偏差=Ω则相对标准不确定度为3,即3。合成标准不确定度 。标准不确定度分量见表6表6标准不确定度分量一览表不确定度分量不确定度来源分布k值相对标准不确定度r数字多用表测量直流电阻不准均匀35r数字多用表的电阻测量分辨力均匀39r测量重复性——3以上各不确定度分量互不相关,则相对合成标准不确定度为:R)=r6扩展不确定度取包含因子k=2,则相对扩展不确定度为:( RR2脉冲电流参数测量方法

阶梯电流表校准不确定度评定, ,以脉冲电流0A为例 采用标准表比对测量方法 由脉冲电流源输出A脉冲电流值,分别记录脉冲分流器的电阻值、数字化仪的示值和图示仪校准仪的示值。测量模型R式中:R

V

)I脉冲电流源的实际输出电流值;V数字化仪的示值;R脉冲分流器的值。不确定度来源不确定度来源包括:数字化仪脉冲电压测量不准引入的不确定度分量数字化仪的脉冲电压测量分辨力所引入的不确定度分量7数字化仪输入电阻引入的不确定度分量脉冲分流器阻值不准引入的不确定度分量测量重复性引入的不确定度分量。标准不确定度评定由数字化仪脉冲电压测量不准引入的标准不确定度分量以0A测试点进行分析,选用脉冲分流器为1,测