基准器件的温度循环老化试验

longshort

　　思路来自于Lymex的《[电压]基准噪音问答 Voltage Reference Noise Q&A》 一文第六楼最末一节，关键词：“软式热冲击”。

　　手头还剩未用的十一个国产基准管，基本参数已经事先测试，在温度循环试验之前，先将这些管子的超低频噪声测试了一遍。测试使用恒流源得出极值点在40C~60C范围内的电流值，并选定一个极值点温度在60C以下的最大电流值作为测试对象，在这个电流值下测试超低频噪声。

　　老化过程如下：

　　１）给器件都编上号：

　　２）准备一个漏勺：

　　３）准备一锅开水：

　　４）制备一盒冰水混合物：

　　５）将盛着器件的漏勺在沸水中保持一分钟以上：

　　６）取出漏勺，在空气中晾一分钟左右后用自来水（当时水温31C）冲淋至室温：

　　７）再浸入冰水混合物并保持一分钟以上：

　　８）从冰水中取出后在空气中晾一分钟，然后用自来水冲淋一下，再重复上述从５）至７）的过程九次，总共是十次。

　　冰水混合物的温度在3.5C左右，并保持到全程结束。虽然温度不到零度，但足以对器件产生较强的温度冲击，此时的温度梯度是比较陡的。

　　十次做完以后晾干并静置12小时，然后测试超低频参数。两个十次做完以后制图对照。下面是测试用的铁盒子，用一个茶叶罐改制：

　　老化试验的测试数据：

　　电压涨落比较；其中蓝色是老化前的数据，橙色是十次老化后的数据，黄色是二十次老化后的数据：

　　端电压变化比较；颜色编码同上：

longshort

说明：

　　恒流源通过附属的电位差计给出百微伏和十微伏级数值，在被测器件接上十至十五分钟后开始读值。等待是必须的，2DW23x系列产品在开始上电的阶段噪声稍大，必须等到与周围环境温度完全平衡以后才会降下来。此外，测试的时机选择也很重要，在我这里是晚八点以后和早九点之前为最佳时间段，白天的其他时间段测出的噪声会很大，因为二十米开外的小区围墙外就是一个工厂区。

　　被测的器件是2010年购入的，已有了两年的自然老化。测试结果差别不是很大，但是能够看出一定的变化来。二十次老化后的数据接近一个范围，这预示进一步的老化可能不再有显著的变化，或者说有二十次的老化足够了。超低频噪声58.2%的平均改善率，可以说明这种方法的有效性。

　　老化后测试的σ值，是除以端电压后得出的。

　　端电压多数都有少许变化，且主要是降低，这说明极值点温度在老化后有一些变高了。

　　老化过程中的温度变化没有给予足够的时间，因而对于器件的温度冲击显得比较强烈，但是测试结果没有发现有损坏的器件。一般来说，只要噪声变大，就可以认为器件开始失效。

　　数据采样是人工读值，在器件稳定后匀速读入一百个值，然后求方差。

　　结果中包含恒流源、电压表本身的低频噪声。恒流源的宽带噪声电流为13.3nA/mA，其中的1/f噪声电流比例多少未知。电位差计检测用的VC8045II输入档位200mV，滤波时间常数0.3秒。


参考：

　　Lymex：《[电压]基准噪音问答 Voltage Reference Noise Q&A》 ， 6楼最末节。

　　倪本来：《高稳定度电源》，P69。


　　

youngliu

老化结果的比较（sigma）的Y轴坐标单位错了吧，应该不是ppm，除非数据乘以1000000

575a

应该是没有PPM单位，否则怎么测出那么小的量

看数据好像老化能够减小噪声

zy_sh_npk

20次老化的确实有效果了，搞50次试试。
这个明显下降的参数是噪声数据吧？

longshort

youngliu:老化结果的比较（sigma）的Y轴坐标单位错了吧，应该不是ppm，除非数据乘以1000000 (2012-07-11  15:36) 

你说的对，标错了。

longshort

575a:应该是没有PPM单位，否则怎么测出那么小的量

看数据好像老化能够减小噪声 (2012-07-11  15:46) 

我将其除以端电压后得到，单位标错了。

longshort

zy_sh_npk:20次老化的确实有效果了，搞50次试试。
这个明显下降的参数是噪声数据吧？ (2012-07-11  15:57) 

可以认为是噪声，DC~3Hz频段的。50次实在搞不起，非常费时间。

longshort

图表中的Y轴单位已经修正，谢谢各位指出。

轩尼诗

这难道就是江湖中传说的冰火五重天~[s:31]

youngliu

这个不叫温度循环，叫热冲击thermal shock

三毛

呵呵，上刀山下冰海啊，这东西好！！ 期待价格的给力~~

放牛的春天

正规的应该用温度冲击箱。双箱的，那才叫冰火两重天。有想试试的，我可以帮忙做个试验。

qw66

放牛的春天:正规的应该用温度冲击箱。双箱的，那才叫冰火两重天。有想试试的，我可以帮忙做个试验。 (2012-07-11  19:19)

一批,1000只,选出50只,再筛选出10只,然后,给你6只做,还有4只上机!!!!!!!!!!!!!!

哈哈

wenhangyu

实在佩服楼主
[s:7]

mercyau

那些冰块形状很可爱

a-fly

这样的处理可能会使器件的时漂加剧。热冲击之后会增加应力。而应力的自然释放是时漂的重要因素。
建议进行退火处理。
可以将器件放置水中，缓慢煮沸，断火，然后连锅一起放入泡沫保温箱中，由其缓慢降至室温，越慢越好。
重复多次。

longshort

a-fly:
这样的处理可能会使器件的时漂加剧。热冲击之后会增加应力。而应力的自然释放是时漂的重要因素。
建议进行退火处理。
可以将器件放置水中，缓慢煮沸，断火，然后连锅一起放入泡沫保温箱中，由其缓慢降至室温，越慢越好。
重复多次。

最后一次热冲击之后，还增加了一次加热，就是考虑到这个因素。不过没你说的这么细致，当然还可以补充一次退火，谢谢！

poseidonstorm

汗…送到我这来…热流罩，老化温度箱…都有…

youngliu

poseidonstorm:汗…送到我这来…热流罩，老化温度箱…都有… (2012-07-12  09:08)

就怕羊入虎口，好东西被你截留了

poseidonstorm

youngliu:就怕羊入虎口，好东西被你截留了 (2012-07-12  09:13)

我要这些真的没啥用，只是我看楼主这样的冷热冲击老化实在太磕碜了╮(╯_╰)╭

版主我希望你能向我道歉~当然您不道歉我也没办法╮(╯_╰)╭

zsxlh

轩尼诗:这难道就是江湖中传说的冰火五重天~[s:31] (2012-07-11  16:42)

冰火两重天！[s:31]

tubefans

这次业余的温度冲击试验，也收到了效果，不错。楼主算是坛内不多的国产器件支持者，顶一个！

liuyu305

冲击时间不够的

lymex

该文章附后
REDUCING OF THE TIME DRIFT OF ZENER STABILIZATION VOLTAGES.pdf (278.94 KB, 下载次数: 145)

2016-7-12 10:33 上传

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power88866

我们在公司里做热冲击里是要两个温箱做的,一个开到100度,一个开到零下55度,产放入100度的温箱烤几个小时后然后直接打开温箱拿出产品直接放入零下55度的温箱,一般至少要做两次.

draco

a-fly 发表于 2012-7-11 22:23
这样的处理可能会使器件的时漂加剧。热冲击之后会增加应力。而应力的自然释放是时漂的重要因素。
建议进行 ...

请教：如果用环境试验箱进行这一步的话，温度时间曲线应该如何设置？

longshort

draco 发表于 2018-12-20 22:40
请教：如果用环境试验箱进行这一步的话，温度时间曲线应该如何设置？

我觉得温度-时间曲线是测量出来的，如果您的环境试验箱能够设置，那应该在设置一个温度点之后有足够的稳定时间，这要看您的试验箱的时间常数是多少，我估计一般也是要实测才能得到结果，如果您的试验箱说明书里没有给出的话。

draco

longshort 发表于 2018-12-30 07:37
我觉得温度-时间曲线是测量出来的，如果您的环境试验箱能够设置，那应该在设置一个温度点之后有足够的稳 ...

噢，我想我明白您的意思，是试验箱实际升温与设置的温度之间会有迟滞。
而我的问题，其实换句话来描述，应该是：这个器件，它整个温度循环需要什么样的温度，每个温度下持续多长时间，温度变化过程升温或者降温斜率有什么样要求。我们用的无锡帕捷的PHV1410-D

高低温交变湿热试验箱。