Устройство для измерения температуры р—п-переходов

2I9 020

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.11!.1967 (№ 1137259/26-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ЗО.Ч.1968. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 11.IX.1968

Кл. 21g, 11/02

421, 12/05

МПК Н 011 т.т 01К

УДК 621.382:536.6 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР аявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ р — n-П ЕРЕХОДОВ

Известны устройства для измерения температуры р — n-переходов полупроводниковых приборов щелевым методом, содержащие генератор греющего тока, управляемый формирователем щелевых импульсов, генератор измерительного тока и измерительный блок. Эти устройства не обеспечивают высокой точности измерений, так как вследствие нагрева корпуса полупроводникового прибора в результат измерения вносится прямая погрешность.

Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что измерительный блок выполнен из аналого-цифрового преобразователя, собранного, например, по схеме поразрядного кодирования с обратной связью через счетчик, дополнительного электронного счетчика, подключенного параллельно счетчику преобразователя через электронный ключ, и реле времени, которое открывает ключ в момент включения генератора и ограничивает время работы этого генератора. Такое выполнение схемы позволяет повысить точность измерений.

На чертеже показана блок-схема описываемого устройства.

К испытуемому полупроводниковому прибору 1 подключен генератор 2 греющего тока.

Формирователь 8 запирающих импульсов служит для прекращения подачи греющего тока во время измерения прямого падения напряжения на приборе 1 (образование «щели») .

Генератор 4 измерительного тока, подключенный к испытуемому прибору, обеспечивает стабильный измерительный ток, при котором измеряется прямое падение напряжения.

Измерительный блок содержит аналого-цифровой преобразователь, выполненный по схеме поразрядного кодирования с обратной связью

>0 и основанный на принципе сравнения. Преобразователь состоит из нуль-органа 5 генераторного типа, сравнивающего два напряжения, счетчика 6 импульсов для подсчета числа импульсов, поступивших на вход от нуль-органа

15 и преобразователя 7, преобразующего число импульсов, зафиксированных счетчиком в напряжение.

Дополнительный электронный счетчик 8 предназначен для подсчета числа импульсов, 20 пропорционального изменению прямого падения напряжения на испытуемом приборе.

Электронный ключ 9 обеспечивает прохождения от нуль-органа 5 на вход дополнительного счетчика 8 числа импульсов, пропорциональ25 ного изменению прямого падения напряжения на испытуемом приборе. Рече 10 времени подключено к генератору 2 греющего тока для задания времени нагрева испытуемого прибора и к электронному ключу 9 для открывания его

30 в момент включения генератора 2, 219020

Зт (т((т, где

Измерение температуры р — n-перехода сводится к следующему.

При заданном измерительном токе измеряется прямое падение напряжения р — n-перехода, а результат замера фиксируется счетчиком б.

Прибор под действием тока нагревается.

Во время отключения греющей мощности измеряется напряжение р — n-перехода при том же измерительном токе. Разность напряжений до и после нагрева прибора, пропорциональная температуре р — n-перехода, в виде цифр фиксируется в дополнительном счетчике 8.

В исходном положении генератор 2 греющего тока, управляемый реле 10 времени, закрыт. Счетчики б и 8 измерительного устройства находятся в нулевом состоянии.

При подключении испытуемого прибора 1 к клеммам измерительной позиции вследствие протекания в прямом направлении заданного тока от генератора измерительного тока 4 на нем создается начальное падение напряжения, которое характеризует тепловое состояние прибора при температуре окружающей среды.

Это напряжение подводится ко входу 11 нуль-органа 5 аналого-цифрового преобразователя. К другому входу 12 от преобразователя 7 «код-напряжение» подводится опорное напряжение, соответствующее нулевому состоянию счетчика б, которое по абсолютной величине больше, чем начальное падение напряжения.

При этом нуль-орган генерирует импульсы, так как напряжение на входе 12 больше, чем напряжение на входе 11. Эти импульсы поступают на вход счетчика б. По мере заполнения счетчика импульсами нуль-органа напряжение на выходе преобразователя 7 «код-напряжение» уменьшается пропорционально числу импульсов, записанному в счетчике б. Генерация нуль-органа прекращается в момент равенства напряжений на входах нуль-органа, Таким образом фиксируется начальный уровень прямого падения напряжения до нагрева испытуемого прибора.

С подачей запускающего импульса запускается реле 10 времени, которое на заданное время включает генератор 2 и открывает электронный ключ 9.

Для измерения температуры р — п-перехода в установившемся режиме время выдержки реле времени устанавливается, исходя из следующего условия: т — постоянная времени, характеризующая тепловую релаксацию перехода; т — постоянная времени, характеризующая тепловую релаксацию корпуса прибора, По мере нагрева прибора прямое падение напряжения р — п-перехода уменьшается. Для контроля изменения напряжения р — n-nepexo5

45 да генератор 2 выключается на время длительности каждого из импульсов, непрерывно поступающих от формирователя 3 запирающих и м пул ьс о в.

Уменьшение напряжения р — n-перехода приводит к нарушению равенства напряжений на входах нуль-органа 5 и возникновению генерации.

Так как открыт электронный ключ 9, то импульсы от нуль-органа 5 поступают и на вход счетчика 8. Процесс кодирования будет продолжаться до тех пор, пока реле времени не вернется в исходное состояние.

Для снятия кривой нагрева полупроводниковой структуры времени выдержки реле времени 10 регулируется в заданных пределах.

Таким образом, в предлагаемом устройстве, благодаря использованию в качестве измерительного устройства аналого-цифрового преобразователя в сочетании с дополнительным счетчиком, удалось значительно повысить скорость измерения. Это позволило: повысить точность измерения температуры

p — n-перехода, так как высокая скорость измерения сводит до минимума изменение температуры корпуса испытуемого прибора за время измерения; исключить необходимость стабилизации температуры корпуса испытуемого прибора, а следовательно, упростить конструкцию устройства; измерять температуры перехода у незащищенных структур (сборок); повысить скорость измерений, так как оператор при работе с данным устройством только подключает испытуемый прибор к измерительным клеммам и отсчитывает показания счетчика; свести до минимума влияние субъективных факторов, так как все операции измерения (измерение падения напряжения р — n-перехода до и послс нагрева, задание времени нагрева, определение разности напряжений) производятся автоматически.

Простота конструкции и удобство в обслуживании устройства не требует для работы на нем оператора с высокой квалификацией.

Это позволяет использовать предлагаемое устройство в производственных условиях при

100О О-ном контроле продукции массового выпуска.

Предмет изобретения

Устройство для измерения температуры р — и-переходов полупроводниковых приборов щелевым методом, содержащее генератор греющего тока, управляемый формирователем щелевых импульсов, генератор измерительного тока и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, обусловленной нагревом корпуса прибора, измерительный блок выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, соб219020

Составитель М. И. Фримштейн

Текред Л. К. Малова Корректоры: Л. В. Наделяева и Т. Ф. Старостина

Редактор П. Шлайн

Заказ 2153/18 Тираж 530 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 раиного, например, по схеме поразрядного кодирования с обратной связью через счетчик, дополнительного электронного счетчика, подключенного параллельно счетчику преобразователя через электронный ключ, н реле времени, которое открывает ключ в момент включения генератора и ограничивает время работы этого генератора.