Способ определения теплового сопротивления переход - корпус полупроводниковых диодов

 

Использование: контроль качества полупроводниковых диодов. Сущность изобретения: на диод подают греющие импульсы тока, амплитуда которых модулируется по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени переход-корпус данного вида диодоа 8 промежутках времени между действием греющих импульсов тока поддерживают начальный ток диода Выделяют и измеряют переменные составляющие огибающей напряжения и мощности 2 ил.

ОПИСАНЛЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕИТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5026787/21 (22) 11.02.92 (46) 15,1 193 Бюл. Иа 41-42 (71) Ульяновский политехнический институт (72) Сергеев ВА; Юдин В.B. (73) Ульяновский политехнический институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД вЂ” КОРПУС ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ (5?) Использование: контроль качества полупро(о) RU (н) 2ÎÎ3128 С1 (51) 5 G01 R31 26 водниковых диодов. Сущность изобретения: на диод подают греющие импульсы тока, амплитуда которых модулируется по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени переход-корпус данного вида диодов

8 промежутках времени между действием греющих импульсов тока поддерживают начальный ток диода Выделяют и измеряют переменные составляющие огибающей напряжения и мощности. 2 ил.

2003128

Изобретение относится к технике измерения параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на входном и выходном контроле качества и для оценки их температурных запасов, 5

Известен метод измерения теплового сопротивления переход-корпус диодов с использованием зависимости прямого напряжения диода ат температуры при разогреве

его импульсами прямого тока, заключающийся в том, что исследуемому диоду задают небольшой по величине прямой начальный ток !Вач, исключающий саморазогрев диода, падают на диод греющие импул ьсы прямого ТОка, измеряют рассеиваемую В диоде мощность и измеряют изменение прямого напряжения диода, используемого в качестве температурочувствительнаго параметра Отп.

Недостатком способа является большая 20 погрешность измерения амплитуды импульса напряжения Отп, изменяющегося по экспоненциальнаму закону, а также погрешность, Вызванная влиянием ocTBTo÷нога потенциала на диоде спадающего во 25 времени после окончания действия греющего импульса тока (см. Например,.Викулин

ИЛ4., Стафеев B.È. ФиЗика полупроводниковых приборов. — М.; Сов.радио, 1980, с.

51). В этом случае г роисходит уменьшение Э0 амплитуды напряжения Отп (см. ГОСТ

19656,18-84) Диоды полупроводниковые

СВЧ, Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления. с. 15, 16), Для ус- 85

° транения этой погрешности в известном способе необходимо увеличить начальный так диода !Яач, однако такое увеличение приведет к потере чувствительности при измерении измонения напряжения Отп эа счет 40 резкого увеличения кРутизны BAX диода, и измерение амплитуды импульса Отп аппара, ными средствами, применяемыми в известном способе, сделаетсч невозможным, Цель изобретения — повышение точно- 15 сти измерения теплового сопротивления

ПЕРЕХОД-КОРПУС ДИОДОВ.

Цель достигается тем, что на контролируемый диод подают греющие импульсы тока, 3 в промежутке времени между ними

ПРОПУСКВЮТ ПОСТОЯННЫЙ НВЧВЛЬНЫй TOK !Нач

В прямом направлении ат источника тока, создающим падение напряжения на диоде, используемого в качестве электрического температурочувствительного параметра, при этОм амплитуда греющих импульсОВ тока изменяют(модулируют) по гармоническому закону с известным периодом Тм, превышающем на порядок тепловую постоянную времени т т,п-к переход-корпус данного типа диодов, а начальный ток диода Цала поддерживается постоянным, выделяют огибающую напряжения температурочувствительного параметра и измеря от ее амплитуду на частоте модуляции Им (2л Тм) .

Для повышения точности измерения амплитуду напряжения измеряют с помощью селективного Вольтметра.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Амплитуда прямоугольных греющих импульсов тока (см. фиг. 2а), протекающих через диод в прямом направлении, модулируется по гармоническому закону, Напряжение на диоде в момент действия греющих импульсов тока будет изменяться по периодическому закону

U(t) = prfnf(! @+ lo) /!о), где г/>т — температурный потенциал; !

o — Обратный ток диода; !

Ам — ток разогрева диода.

В результате можно показать, что греющая мощность будет изменяться по гарМоническому закону вида

P(t) = Pcp+ hPcoSQMt. (2) где hP — амплитуда модуляции греющей мощности, которая определяется произведением действующего значения огибающей тока на действующее значение огибающей напряжения U:

ЬР=! О. (з)

Начальныйтокдиода !апач, протекающий в промежутках Времени между действиями греющих импульсов тока, поддерживается постоянным и под действием переменной греющей мощности за период модуляции

Тм создает переменное падение напряжения Отп на диоде.

Выбирая период модуляции Тм из условия tr.к-с» Тм» х т.п-к, где г т.к-с — тепловая постоянная времени корпус-среда диода, а также период следования греющих импульсов тока T «r т.п-к, напряжение 0гп будет отслеживать изменение греющей мощности ЛР. Измерение реющей мощности AP можно осуществить ограничивая так и напряжение на уровне !огр и Оогр (см. фиг, 2а и 2б). Тогда измеряя выделанную амплитуду переменной составляющей температурочувствительного параметра Отп на частоте модуляции G4 и измеряя изменение греющей мощности диода, нетрудно определить величину теплового сопротивления переход-корпус Ят и-к:

Rx.п-к = Отп!КТ hP, где hP — изменение греющей мощности;

2003128

Кт — известный температурный коэффициент напряжения температурочувствительного параметра.

Для увеличения полезного сигнала, а следовательно и точности измерения, необходимо длительность греющих импульсов тока выбирать из условия Т > tv Т/2 и(или) . увеличивать глубину модуляции тока, Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого показана на фиг, 1, а эпюры, поясняющие работу устройства, на фиг. 2.

Устройство содержит исследуемый диод ИД, источник начального тока 1, источник греющего тока 2, генератор управляющих импульсов 3, усилитель-ограничитель 4, вольтметр действующего значения 5, осциллограф 6, инвертиру1ощий усилитель-ограничитель 7, детектор 8, селективный вольтметр 9, токосьемный низкоомный резистор R, электронный коммутатор тока К1 и коммутатор К2.

Способ осуществляют на примере этого устройства следующим образом. 25

На один вход электронного коммутатора К1 поступает начальный ток } a диода с источника тока 1, на второй вход поступает греющий ток диода с источника 2, изменяющийся по гармоническому закону с частотой 30

G4 и имеющий положительное постоянное смещение. Коммутатор К1 переключается с частотой следования греющих импульсов тока генератором управляющих импульсов

3, С выхода коммутатора К1 греющие им- 35 пульсы тока, модулированные по амплитуде (см, фиг. 2а)-поступают на последовательно

40 сопротивления по полученным значениям, . отличающийся тем, что амплитуду грею- щих импульсов тока модулируют по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени

45 переход — корпус для данного типа диодов, а при измерении падения напряжения на диоде и опоеделении греющей мощности измеряют и определяют амплитуду переменной составляющей с частотой модуля50 ции соответствующих величин.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД - КОРПУС

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ, включающий подачу на контролируемый диод греющих импульсов тока, в промежутках, между которыми через диод пропускают постоянный начальный ток и измеряют падение напряжения на диоде, а также определение греющей мощности и теплового соединенные исследуемый диод ИД и токосьемный резистор R. Импульсы тока на токосъемном резисторе R преобразуются в импульсы напряжения, которые через контакты коммутатора К2.1 подаются на усилитель-ограничитель 4 и вольтметр действующего значения 5. Резистор R эакорачивается контактами коммутатора К2,2 при измерении падения напряжения.0ид в момент протекания греющих импульсов тока, которое также через контакты коммутатора К2,1 поступает на усилитель-ограничитель 4 и вольтметр 5.

Усилйтель-ограничитель 4 ограничивает снизу измеряемый сигнал на величину наименьшей амплитуды огибающей греющего тока! огр (см. фиг. 2а) и напряжения на диоде

Uprp (см. фиг. 2б). Тогда. приняв коэффициент усиления усилителя 4 равным единице, значение изменения греющей мощности

ЛР будет равно произведению показаний вольтметра 5 при измерении действующего значения тока и напряжения hP = Ю. 0сциллограф б предназначен для контроля смещения тока и напряжения греющей мощности. Инвертирующий усилитель-ограничитель 7 выделяет напряжение температурочувствительног0 параметра Отп f1ðè законченном резисторе R (см. фиг. 2в). Это напряжение детектируется детектором 8 и измеряется селективным вольтметром 9 на частоте модуляции. (56) ГОСТ 19656.15-84. Диоды полупроводниковые СВЧ. Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления, с. 4, 2003128 ил

Сео

Ут