Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых изделий и может быть использовано на выходном и входном контроле качества изготовления светодиодов.
Известен способ измерения теплового сопротивления полупроводниковых диодов, заключающийся в том, что на контролируемый диод подают импульсы греющей мощности фиксированной длительности и амплитуды, а в промежутках между импульсами измеряют изменение температурочувствительного параметра, например прямого напряжения UТЧП диода при пропускании через него малого измерительного тока (ГОСТ 19656, 18-84. Диоды полупроводниковые СВЧ. Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления).
Недостатком способа является низкая точность, обусловленная большой погрешностью измерения импульсного напряжения UТЧП(t) из-за влияния переходных тепловых и электрических процессов при переключении полупроводникового диода из режима разогрева в режим измерения (Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Сов. радио, 1980. С.51).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению (прототипом) является способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов (см. Патент №2402783 РФ. Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов, Б.И. №30, 2010 г.), состоящий в том, что через диод в прямом направлении пропускают последовательность импульсов греющего тока, длительность τи которых изменяется по гармоническому закону
где τ0 - средняя длительность импульсов; a - коэффициент модуляции; Ω - частота модуляции, а в промежутках между импульсами греющего тока через диод пропускают малый прямой ток. Период следования Tсл и амплитуду Iгр импульсов греющего тока поддерживают постоянными, по результатам измерения напряжения на диоде во время действия импульсов греющего тока и в промежутках между ними определяют амплитуду первой гармоники греющей мощности Pm1(Ω) и амплитуду первой гармоники температурочувствительного параметра
KT - температурный коэффициент прямого напряжения диода при протекании через него постоянного начального тока, φ(Ω) - фаза теплового импеданса, равная сдвигу фаз между температурой и греющей мощностью.
Недостатком прототипа является то, что при его применении для измерения теплового импеданса светодиодов появляется значительная погрешность, обусловленная тем, что часть электрической мощности, потребляемой светодиодом, излучается во внешнюю среду в виде оптического излучения, в результате на нагрев светодиода идет не вся электрическая мощность. Таким образом, известный способ дает существенно заниженные значения модуля теплового импеданса. У современных светодиодов внешний квантовый выход может достигать десятков процентов, при этом конкретное значение квантовой эффективности имеет значительный разброс от образца к образцу.
Технический результат - повышение точности измерения модуля теплового импеданса светодиодов.
Технический результат достигается тем, что через светодиод пропускают последовательность импульсов греющего тока Iгр, в промежутках между импульсами греющего тока через диод пропускают малый постоянный начальный ток, по результатам измерения напряжения на диоде во время действия импульсов греющего тока и в промежутках между ними определяют амплитуду первой гармоники мощности Pml(Ω), потребляемой светодиодом, и амплитуду первой гармоники температурочувствительного параметра
а фаза φT(ΩM) теплового импеданса светодиода будет равна сдвинутой на 180° разности фаз между первой гармоникой температурочувствительного параметра и первой гармоникой мощности.
Повышение точности измерения модуля теплового импеданса светодиода достигается за счет того, что из первой гармоники электрической мощности, потребляемой светодиодом, вычитается первая гармоника мощности Wlonm(Ω) оптического излучения на частоте модуляции, которая при гармоническом законе ШИМ модуляции с глубиной a определяется по формуле
Предлагаемый вариант способа может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого показана на фиг.1.
Устройство содержит контакты 1 для подключения контролируемого светодиода, источник 2 постоянного начального тока Iнач, генератор греющих импульсов тока 3, устройство управления 4, управляемые аналого-цифровые преобразователи 5 и 6, измеритель оптической мощности 7 с цифровым выходом и вычислитель 8.
Устройство работает следующим образом. После установки светодиода в контактную колодку 1 напротив входного отверстия измерителя оптической мощности 7 через него пропускают постоянный начальный ток Iнач от источника 2. Генератор импульсов 3 по сигналу устройства управления 4 начинает вырабатывать последовательность греющих импульсов тока заданной амплитуды Im и постоянной частоты fсл (фиг.2а), которые подаются в контролируемый светодиод. Моменты времени tk=kTсл начала k-го импульса и его длительность τuk-τu0(1+acosΩtk) определяются управляющими импульсами UУ1 (фиг.2б) и UУ2 (фиг.2в) устройства управления. Через некоторое время, превышающее три постоянных времени переход-корпус светодиода, в светодиоде установится регулярный режим и температура p-n перехода светодиода будет пульсировать относительно некоторого квазистационарного значения
Вычислитель 8 вычисляет значения импульсной мощности для каждого k-го греющего импульса тока путем умножения Um(t) на значение амплитуды греющих импульсов тока Im:Pm(k)=Im·Um(k) и формирует массив значений импульсной мощности {(Pm(k)}. По массивам данных {Pm(k} и
Для повышения точности преобразование измеряемых величин осуществляется в течение нескольких (3-5) периодов модуляции греющей мощности и получают N=(3÷5)ТМ/Tсл цифровых отсчетов измеряемых величин.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ | 2009 |
|
RU2402783C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА СВЕТОДИОДОВ | 2016 |
|
RU2624406C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИГАРМОНИЧЕСКОЙ МОДУЛЯЦИИ ГРЕЮЩЕЙ МОЩНОСТИ | 2012 |
|
RU2507526C1 |
Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов с использованием амплитудно-импульсной модуляции греющей мощности | 2016 |
|
RU2630191C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА СВЕРХБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ - МИКРОПРОЦЕССОРОВ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ | 2012 |
|
RU2521789C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА КМОП ЦИФРОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ | 2011 |
|
RU2463618C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ ГРЕЮЩЕЙ МОЩНОСТИ | 2014 |
|
RU2565859C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС МОЩНЫХ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ | 2014 |
|
RU2572794C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА ЦИФРОВЫХ КМОП ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ | 2012 |
|
RU2504793C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКОВ С ИЗВЕСТНЫМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ СОПРОТИВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2167429C1 |
Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых изделий и может быть использовано на выходном и входном контроле качества изготовления светодиодов. Способ состоит в том, что через светодиод пропускают последовательность импульсов греющего тока постоянной амплитуды, широтно-импульсно модулированную по гармоническому закону с глубиной модуляции а, в промежутках между импульсами греющего тока через светодиод пропускают начальный ток, по результатам измерения напряжения на светодиоде во время действия импульсов греющего тока и в промежутках между ними определяют амплитуду первой гармоники мощности Pm1(Ω), потребляемой светодиодом, и амплитуду первой гармоники температурочувствительного параметра с известным отрицательным температурным коэффициентом КТ - прямого напряжения на p-n переходе светодиода при протекании через него начального тока и сдвиг фазы между ними φ(Ω) на частоте модуляции греющей мощности, измеряют среднюю за время разогрева мощность оптического излучения светодиода и модуль теплового импеданса находят по формуле а фаза φT(ΩM) теплового импеданса светодиода равна сдвинутой на 180° разности фаз между первой гармоникой температурочувствительного параметра и первой гармоникой мощности. Технический результат заключается в повышении точности измерения модуля теплового импеданса светодиодов. 2 ил.
Способ измерения теплового импеданса переход-корпус светодиодов, состоящий в том, что через светодиод пропускают последовательность импульсов греющего тока постоянной амплитуды, широтно-импульсно модулированную по гармоническому закону с глубиной модуляции а, в промежутках между импульсами греющего тока через светодиод пропускают начальный ток, по результатам измерения напряжения на светодиоде во время действия импульсов греющего тока и в промежутках между ними определяют амплитуду первой гармоники мощности Pml(Ω), потребляемой светодиодом, и амплитуду первой гармоники температурочувствительного параметра с известным отрицательным температурным коэффициентом КТ - прямого напряжения на p-n переходе светодиода при протекании через него начального тока и сдвиг фазы между ними φ(Ω) на частоте модуляции греющей мощности, измеряют среднюю за время разогрева мощность оптического излучения светодиода и модуль теплового импеданса находят по формуле
а фаза φT(ΩM) теплового импеданса светодиода равна сдвинутой на 180° разности фаз между первой гармоникой температурочувствительного параметра и первой гармоникой мощности.
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ИМПЕДАНСА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ | 2009 |
|
RU2402783C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ | 2001 |
|
RU2178893C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД - КОРПУС СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ В КОРПУСНОМ ИСПОЛНЕНИИ | 2006 |
|
RU2300115C1 |
US 3253221 A, 24.05.1966 | |||
Способ изготовления защитной маски | 1974 |
|
SU558429A1 |
Авторы
Даты
2015-07-10—Публикация
2013-01-15—Подача