Способ контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов

 

Сущность изобретения: способ включат ет определение температурного коэффициента прямого напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмиттерного тока, при постоянном коллекторе напряжении и разогреве от внешнего источника тепла, измерение приращения прямого напряжения эмиттер-база при разогреве транзистора путем подачи на коллектор постоянного напряжения и в эмиттер - в течение заданного времени - прямого греющего тока. При этом греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования , а измерение напряжения эмиттербаза производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки. О тепловом сопротивлении судят по приращению прямого напряжения эмиттер-база. 6 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИНЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 31/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4952775/21 (22) 03.06,91 (46) 23.05.93. Бюл.М 19 (71) Научно-исследовательский институт электронной техники (72) Г.А.Викин, В.М,Мещеряков и О,M.×ècлов (56) ОСТ 11.336,905-78. Транзисторы высокочастотные и сверхвысокочастотные, Методы установления максимальных статических и импульсных режимов. Приложение 2. Раздел 1. Прямой метод. Неустановившийся тепловой режим, стр,15-18.

ОСТ 11.336.905-78. Транзисторы высокочастотные и сверхвысокочастотные. Методы установления максимальных статических импульсных режимов. Приложение 2. Раздел 4. Косвенный метод.Неустановившийся тепловой режим, стр,27-31.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при контроле параметров биполярных транзисторов.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем исключения влияния помеховых факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов в неустановившемся тепловом режиме, включающем определение температурного коэффициента прямого напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмит.. Ы,, 1817046 А1. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ (57) Сущность изобретения: способ включа-, ет определение температурного коэффициента прямого напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмиттерного тока, при постоянном коллекторе напряжении и разогреве от внешнего источника тепла, измерение приращения прямого напряжения эмиттер-база при разогреве транзистора путем подачи на коллектор постоянного напряжения и в эмиттер — в течение заданного времени - прямого греющего тока, При этом греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттербаза производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки. О тепловом сопротивлении судят по приращению прямого напряжения эмиттер-база. 6 ил. терного тока. при постоянном коллектор- л ном напряжении и разогреве от внешнего источника тепла, измерение приращения прямого напряжения эмиттер-база при разогреве транзисторе путем подачи на коллектор постоянного напряжения и в змиттер — в течение заданного времени прямого греющего тока, при этом о тепловом сопротивлении судят по результату сравнения измеренного а приращения прямого напряжения эмиттербаза с рассчитанным максимальным допустимым значением, согласно изобретению греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны

1817046 по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттер-база для определения его приращения производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки, Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается оТ известного тем, что греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения

- эмиттер-база для определения его приращения производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем, При разогреве транзистора в его эмиттер подают прямой греющий ток в виде пачек импульсов. При протекании пачкй импульсов прямого эмиттерного тока из-зэ влияния помеховых факторов форма. вершин соответствующих импульсов напряжения эмиттер-база искажается. Однако равенство импульсов греющего тока по величине и форме калибровочным импульсам M постоянство частоты следования импульсов в пачке приводят к одинаковым искажениям формы вершин соответствующих импульсов найряжения эмиттер-база и, следовательно, к одийаковым систематическим погрешностям измерений напряжения эмиттер-база, производимых в одинаковые фазы имйульсов. При определении приращения напряжения эмиттер-база происходит компенсация (вычитание) систематических погрешностей измерений напряжения .эмиттер-база, что позволяет по величине приращения напряженйя эмиттер-база с высокой достоверностью судить о приращении температуры перехода транзистора и величине его теплового сопротивления.

Ф

На фиг.1 изображены калибровочные импульсы прямого эмиттерного тока; на фиг,2 — соответствующие калибровочНым импульсам тока напряжения эмиттер-база; на фиг.3 — пачка импульсов прямого греющего эмиттерного тока; нэ фиг.4 — соответствующая пачка импульсов греющего тока пачка напряжения эмиттер-база; на фиг.5— непрерывный импульс прямого греющего эмиттерного тока; на фиг.6 — соответствующее непрерывному импульсу греющего тока напряжение эмиттер-база.

На временных диаграммах и в тексте приняты следующие обозначения;

4 — ток эмиттерэ;

I, — амплитуда калибровочных импульсов эмиттерного тока;

1эп — амплитуда импульсов греющего эмиттерного тока в пачке: ! эн амплитуда непрерывного импульса греющего эмиттерного тока;

К вЂ” температурный коэффициент прямого напряжения эмиттер-база;

t — время;

10 tg-время задержки момента измерения напряжения эмиттер-база относительно начала импульса;

Ткн — начальная температура транзистора при калибровке;

Т р температура транзистора после внешнего разогрева при калибровке;

Ь Т вЂ” приращение температуры перехода транзистора эа время протекания пачки импульсов греющего тока;

Л Тн — приращение температуры перехода транзистора за время протекания непрерывного импульса греющего тока;

Ь Тм — максимальное допустимое приращение температуры перехода трэнзисто25 ра при разогреве;

U>o — прямое напряжение эмиттер-база транзистора;

U« — начальное напряжение эмиттербаза при калибровке;

Окр . напряжение эмиттер-база после внешнего разогрева;

Л Оп — приращение напряжения эмиттер-база эа время протекания пачки импульсов греющего. тока;

Л UH — приращение напряжения эмиттер-база за время протекания непрерывно-. го импульса греющего тока;

b, U — максимальное допустимое приращение температуры перехода транзисто40 ра при разогреве.

Способ осуществляется следующим образом, 8 коллекторную цепь испытуемого транзистора, например типа 2Т9136АС.

45 включенного по схеме с общей базой с эакороченным по переменному току выходом, имеющего начальную температуру корпуса

Ткн-25ОС подают постоянное напряжение

30 В, в эмиттер — калибровочные импульсы

50 прямого тока трапецеидальной формы с длительностью 1 мкс, частотой следования

1 кГц, амплитудой les"20А и измеряют прямое напряжение эмиттер-база U«во время протекания импульсов эмиттерного тока с

55 задержкой a=0,6 мкс от их начала (фиг.1,2).

Затем осуществляют разогрев корпуса транзистора от внешнего источника тепла до температуры Tj

1817046 температуре Ткр прямого напряжения эмиттер-база Окр и определение температурного коэффициента напряжения эмиттер-база по формуле

После этого производят разогрев транзистора, имеющего начальную температуру корпуса 25 С, путем подачи на коллектор постоянного напряжения ЗОВ и в эмиттер— прямого греющего тока в виде пачек импульсов с амплитудой 4п=20 А, длительностью импульсов 1 мкс, частотой следования импульсов 500 кГц, длительностью пачек

250 мкс, частотой следования пачек 100 Гц.

При этом импульсы греющего тока в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам. В одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки с задержкой тэ=0,6.мкс от начала импульсов (как и при калибровке) производят измерение прямого напряжения эмиттер-база и определяют

его приращение Л U> за время протекания пачки импульсов тока, которое затем сравнивают с максимальным допустимым значением Л U<, рассчитанным по формуле

Ь UM= ЬТм К, и по результату сравнения судят о тепловом сопротивлении транзисто-. ра.

Экспериментальная проверка данного способа производилась на транзисторах типа

2Т9136АС со снятыми крышками, что обеспечивало измерениетемпературы как косвенным, TBK N обеспечивающим 8btco+lo достоверность прямым методом по ИК-излучению, По сравнению с прямым методом погрешность измерения ЛТп для данного способа составила

10...15 С, а погрешность измерения ЛТн для способа — прототипа — 35...45 С (при

ЬТп =120 С и ЛТн =120 С), Данный способ, как и известный не исключает искажений вершин импульсов Узы иэ-за влияния помеховых факторов. Однако наличие идентичных искажений вершин импульсов U s при протекании пачки одинаковых импульсов греющего тока (фиг,3,4) практически не влияет на результат определения АТп по измеренному Л0п, так как происходит компенсация (вычитание) систематических погрешностей измерений U>e, производимых в одинаковые фазы импульсов, и измерения величина Л 0п позволяет с высокой достоверностью судить о величине АТп и определять ее по формуле ЛТп=

- Л Оп/К, в отличии or измерений при непрерывном импульсе греющего тока (фиг.5,6), когда искажения вершины импульса U>o в его начале и конце значительно отличаются и измеренная величина ЛU>I не позволяет. достоверно судить о Л Тн.

Таким образом. по сравнению с прототипом данный способ позволяет повысить

5 достоверность контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов за счет исключения влияния помеховых факторов, вызывающих искажения формы вершин импульсов напряжения змиттер-базы: процес10 сов накопления и рассасывания носителей заряда в элементах структуры транзисторов, переходных процессов в паразитных реактивных элементах внешней эмиттерной цепи.

15 Использование данного способа позволяет также с высокой достоверностью определять области максимальных импульсных режимов работы герметизированных транзисторов.

20 Формула изобретения

Способ контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов, включающий воздействие на транзистор постоянным коллекторным напряжением и калибровочны25 ми импульсами эмиттерного тока, нагрев транзистора от внешнего источника тепла и измерение приращения прямого падения напряжения эмиттер-база в момент протекания калибровочного импульса эмиттерного тока, 30 определение температурного коэффициента прямого падения напряжения эмиттер-база, воздействие на транзистор постоянным коллекторным напряжением и греющим эмиттерным током и повторное измерение

35 приращения прямого падения напряжения эмиттер-база и его сравнение с расчетным максимально допустимым значением, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышенйя достоверности контроля. воздействие на

40 транзистор греющим эмиттерным током производят путем подачи пачки импульсов постоянной частоты, при этом импульсЫ греющего эмиттерного тока идентичны по амплитуде и форме импульсам калибровочного эмит45 терного тока, измерение прямого падения напряжения эмиттер-база в процессе повторного измерения его приращения осу ществляют в моменты протекания первого и последнего импульсов греющего эмиттер50 ного тока с той же задержкой относительно их переднего фронта, что и при первом измерении приращения прямого падения напряжением эмиттер-база, а температурный коэффициент прямого падения напряжения

55 эмиттер-база и расчетное максимально-допустимое значение h U< определяют из соотношений

К=(0кп Ut

1817046

ЛОм= ЛТм К, ФИГ, I, ФИГ.З

ФИГ. 5

ФИГ. 6

Составитель Г.Викин

Техред М.Моргентал

Корректор С.Лисина

Редактор

Заказ 1721 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул,Гагарина 101 где К- температурный коэффициент прямого падения напряжения;

Окк, Окр — начальное и конечное значение прямого падения напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмиуерного тока, соответственно;

Т, Tgp начальное и конечное значение температуры транзистора при протекании калибровочных импульсов эмиттерного тока соответственно;

5 AT — максимально допустимое приращение температуры перехода транзистора.