Способ контроля теплового сопротивления транзисторов
Патент 873167
Авторы
Классы МПК
Способ контроля теплового сопротивления транзисторов
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<>873167
К ASTOPCllOMY СаИДИтИЛЬСтВМ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 020180 (21) 2866368/18-25 (53)PA. Ksa 3
G 01 R 31/26, с присоединением заявки ¹
Государственный иомитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15,10.81. Бюллетень Н9 38 (53) УДК 621. 382. 3 (088. 81
Дата опубликованйя описания 15.1081 (72) Ав. оры изобретения
A.Н.Пиорунский, В.Н.Горин и В.С.Дергач в
I (7i ) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ TEIIJIOBOI О СОПРОТИВЛЕНИЯ
ТРАНЗИСТОРОВ
Изобретение относится к электронной промышленности и может быть ис.пользовано для контроля.транзисторов.
Известны способы контроля теплового сопротивления транзисторов, ос» нованные на пропускании разогревающих импульсов тока через р-п--переход испытуемого полупроводникового прибора и измерении скорости изменения прямого падения напряжения на том же или смежном р-п-переходе (1.) (2 ).
Недостатком данных способов является повыаенная сложность контроля,, обусловленная тем, что для задания раэогревающих-импульсов тока и изме- 15 рения прямого падения напряжения тре- буется специальная схема управления режимами задания тока и контроля, а также тем, что получение результата связано с необходимостью взятия двух 20 мгновенных отсчетов до и сразу йосле пропускания импульса тока через коллекторную цепь транзистора с обеспечением постоянства режимов в его базовой цепи. 25
Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в нагреве структуры испытуемого транзистора путем пропускания коллекторного тока и приложения коллекторного напря«ЗО ження и в измерении прямого падения напряжения íà его р-и-переходе. В соответствии с этим способом измеряется изменение прямого падения напряжения на р-о-переходах транзистора после пропускания через него импульса тока определенной постоянной величины при заданном постоянном напряжении на коллекторном переходе транзистора. При этом длительность импульса тока выбирают много меньшей тепловой постоянной времени конструкции транзистора (3).
Однако этот способ имеет пониженную точность контроля, обусловлейную тем, что в нем решается задача анализа достаточно медленных тепловых переходных процессов, скорость изменения которых является непрерывной функцией времени,а разность между двумя измеряемыми значениями прямого падения напряжения, которые разнесены во времени на величину, много меньшую постоянной времени, черезвычайно мала.
Цель изобретения - повьыение точности и упрощение контроля.
Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля теплового сопротивления транзисторов, заключающемся в нагреве структуры испытуемого
873167
Контроль величины теплового сопротивления транзистора по предлагаемому
40 способу основан на аналогии прохождения переменного напряжения через
RC цепочку и передачи периодически изменяющегося потока тепла (температурных изменений) через эквивалентную интегрирующую цепочку с параметрами R (тепловое сопротивление), С (теплоемкость кристалла). В рамках предлагаемого способа используется тот факт, что величины параметров
50 к С цепочки можно установить частотнйм способом, т. е. путем измерения амплитуды или фазы сигнала на ее
"выходе" . Действительно, периодическое изменение коллекторного напряжения, например по закону 0 +О siп Я t (см. эпюру в, фиг. 2). будет вызывать при постоянном токе коллектора 1
55 мгновенное изменение мощности, подводимой к транзистору по закону (о (Uî+О„„s in ß. t) . СРеднее значение этой. мощности обеспечивает нагрев кристалла транзистора до некоторой температуры, а часть мгновен-, ной мощности трансформируется в пери65 одические изменения температуры с транзистора путем пропускания коллекторного тока и приложения коллекторного напряжения и в измерении прямого пацения на его р-п-переходе, коллектырный ток поддерживаю в течение всего цикла контроля постоянным, а приложенное коллекторное напряжение непрерывно изменяют по величине без изменения знака с периодом повторения, имеющим порядок величины тепловой постоянной времени кристалла транзистора, и измеряют амплитуду пере- 10 менной составляющей прямого падения напряжения на р-п-переходе, по величине которой судят о тепловом сопро.тивлении.
Кроме того, с целью дальнейшего 15 повышения точности контроля, период изменения коллекторного напряжения устанавливают на один и более порядков меньшим тепловой постоянной времени кристалла, а полученную в ре- 20 зультате измерения амплитуду переменной составляющей прямого падения напряжения на р-и-переходе вычитают из результата предыдущего измерения.
На фиг. 1 изобРажено устройство, которое может быть использовано для осуществления этого способа и состоит из генератора 1 постоянного тока, измерителя 2 переменного напряжения, испытуемого транзистора 3, источника
4 коллекторного напряжения, величина которого изменяется периодически во времени без изменения знака; на фиг. 2 — эпюры изменения во времени: тока, задаваемого в эмиттер транзистора (О ), прямого падения напряжения на переходе эмиттер-база (О) и коллекторного напряжения (8). частотой Я. и амплитудой, которая будет определяться коэффициентом передачи К (j Я. ) т тСИ
При этом с той же частотой и оисходят изменения напряжения эмиттер-база транзистора с амплитудой, зависящей от периодических изменений температуры.
Амплитуда изменения температуры кристалла .зависит от постоянной времени
Р C и частоты (периода) изменения т т переменной составляющей мгновенной подводимой к транзистору мощности р(t). Граничная частота имеет порядок и, так как 9 . с и, следо1 1 вательно, период изменеййя мгновенной мощности, при котором амплитуда изменения температуры составляет)/ z от изменений на постоянном токе (на очень низкой частоте), равна T=R С т т
Исходя йз этих соображений и выбирается период изменения коллекторного напряжения. Таким образом, измеренные значения амплитуды переменной составляющей напряжения эмиттер-база, которое имеет температурный коэффициент около — 2,5 мв/град С, при постоянной теплоемкости С конструкции т транзистора определяются величиной теплового сопротивления R т
B,ñèëó того, что коэффициент передачи по напряжению с выхода транзис" тора на его вход имеет конечную величину, переменная составляющая напряжения эмиттер-база, которую измеряют вольтметром 2 (фиг. 1), содержит аддитивную компонента, вызываемую прямым прохождением колдекторного напряжения, в эмиттерную цепь транзистора.
Поэтому для дальнейшего повышения точности контроля период изменения коллекторного напряжения устанавливают на один и более порядок величины меньшим, чем тепловая постоянная времени ((С . При этом практически исключаются температурные колебания и измеренное значение переменной составляющей напряжения эмиттер"база определяется только электрическим прохождением сигнала нз коллекторной цепи. транзистора в его эмиттерную цепь.
Поэтому, вычитая из результата измерения амплитуду переменной составляющей, которая соответствует периоду изменения коллекторного напряжения порядка постоянной времени и С, результат измерения при периоде йзменения коллекторного напряжения много меньшем этой постоянной времени, можно получить точное значение амплитуды переменной составляющей, вызванной только периодическими изменениями температуры кристалла.
Предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля и упростить
его осуществление, так как не требует для реализации никаких устройств коммутации режимов нагрева и контроля..
873167
Формула изобретения
Рие. 1!! !! !! ! !
Составитель Ю. Брыэгалов
Техред А. Бабинец Корректор М. Шароши
Редактор Н. Воловик
Тираж 735 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 9026/71
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
1. Способ контроля теплового сопротивления транзисторов, заключающийся в нагреве структуры испытуемого транзистора путем пропускания коллекторного тока и приложения коллекторного напряжения и в измерении прямого падения напряжения на его р-ипереходе, о т л и ч à ю шийся тем, что,с целью повышения точности и упрощения контроля, коллекторный ток поддерживают в течение всего цикла контроля постоянным, а приложенное коллекторное напряжение непрерывно изменяют по величине беэ изменения знака с периодом повторения, имеющим 15 порядок величины тепловой постоянной времени кристалла транзистора, и измеряют амплитуду переменной составляющей прямого падения напряжения на р-п-переходе, по величине которой судят о тепловом сопротивлении.
2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— щ и и с„я тем, что, период изменения коллекторного напряжения устанавливают на один и более порядков меньшим тепловой постоянной времени, кристалла, а полученную в результате измерения амплиТуду переменной составляю.— щей прямого падения на р-и-переходе вычитают иэ результата предыдущего измерения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 446854, кл. G 01 R 31/26, 1974.
2. Патент CIA Р 3.745.460, кл . 32 4-15 8, опубли к. 19 7 3.
3. Патент Великобритании 91 468.161 кл. H 4 О, опублик. 1977 (прототип) .