Устройство для определения предельных тепловых режимов транзистора Советский патент 1983 года по МПК G01R31/26 

со

СП)

00

Иэебретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерений предельно допустимых паpeu«ieTpoB транзисторов.

Известно устройство для определения предельных тепловых режимов транзисторов, содержащее источник измерительного тока и источник греющей мощности, подключенный к эмиттеру испытуемого транзистора через электронный ключ, управляемый от блока синхронизации, и устройство индикации, вход которого соединен с эмиттером испытуемого транзистора И .

Недостатком данного устройства является отсутствие автоматизации, а следовательно и большая трудоемкость измерений, поскольку устройство индикации может лишь указать на превьаиание напряжением эмиттер база величины, соответствующей задаЬной температуре кристалла транзистора, а изменение режима работы транзистора приходится делать вручную. По этой же причине устройство не работоспособно в режиме горячих пятен (область неравномерного распределения тока).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения допустимой мощности полупроводниковых приборов содержащее источник напряжения сравнения, источник измерительного тока соединенный одним полюсом с эмиттером транзистора, а вторым - с общей шиной транзистора, источник греиицей мощности, включенный между эмиттером и коллекторе транзистора, первый управляющий вход источника гре.ющей мощности соединен с первым выходом блока управления и синхронизации, а второй управляющий эход с выходом блока давления, первый вход которого включен между эмиттером и базой транзистора 2 ,

Однако данное устройство .не работоспособно в .режиме, характеризующемся большой неравномерностью протекания тока эмиттера по площади структуры (режим горячих пятен или граница вторичного пробоя), вследствие того, что распределение температуры по площади кристалла в этом режиме становится резко неравномерным, а напряжение на эмиттер - база.соответствует усредненной температуре, которая может существенно (до нескольких десятков и даже сотен градусов) отличатеся от температуры Горячего пятна . В то же время, граница вторичного пробоя весьма оущественно ограничивает область безопасных режимов транзистора, а ее превышение приводит к быстрому выходу транзистора из строя.

Для определения границы вто ичного пробоя пришлось бы применить дополнительные установки, что сильно усложняет измерительную установку, а также усложняет лроцедуру измере5 НИН.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем,

10 что в устройство для определения

тепловых режимов транзистора, содержащее источник напряжения сравнения, источник измерительного тока, соеди. ненный одним полюсом с эмиттером, 5 а вторым- с общей шиной- транзистора, источник грекяцей мощности, включенный между эмиттером и коллектором транзистора, первый управляющий вход источника греющей мощности со20 .единен с первым выходом блока управления и синхронизации, а второй управляихций вход соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого включен между эмиттером и базой транзистора г введены переменный резистор, пиковый детектор, электронный переключатель, сумматор и ждущий мультивибратор, при этом вход пикового,, детектора включен параллельно переменному резистору, включенному между общей шиной и базой транзистора, выход пикового детектора соединен с первым входом электронного переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а его

5 выход соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника напряжения сравнения, а выход - с вторым входом блока сравнения, второй выход блока

Q управления и синхронизации соединен с входе ждущего му ль тиви Н атора, выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя.

, На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит испытуемый транзистор 1, источник 2 греющей мощности, состоящий из управляемых истбчников тока и напряжения, источ0 ;ник 3 измерительного тока, блок 4 сравнения, блок 5 управления и синхронизации, переменный резистор 6, пиковый детектор 7, электронный переключатель 8, сумматор 9, источник

5 10 напряжения сравнения и ждущий мультивибратор 11.

Ток источника 2 греющей мощности под действием блока 5 управления и синхронизации периодически прерывается на короткий промежуток времени, и через транзистор протекает малый измерительный ток. Напряжение и ток источника греющей мощности под действием сигнала блока 5

5 увеличивается до тех пор, пока напряжение эмиттер - база транзистора в отсутствие греющего тока не станет равным задающему напряжению. Однако в устройстве напряжение не является постоянной величиной, а периодически, синхронно с греющим током меняется от одного уровня до другого, причем начиная с момента сброса греющего тока в течение определенного промежутка времени это напряжение равно сумме напряжения пропорциональ ного пиковому значению тока базы и напряжения сравнения, а затем толь ко этому напряжению. При сбросе эмит терного тока избыточный заряд неос новных носителей рассасывается по. базовой цепи и в ней некоторое время протекает большой ток, величина которого пропорциональна протекавше- му до моментА сброса току эмиттера. Этот ток создает падение напряжения на внутреннем, распределенном сопротивлении базы, что проявляется в ;Появлени11 на осциллограмме напряжения эмиттер - база выброса. Обычно в аналогичных устройствах этот элек рический переходной процесс игнорируется, а все измерения производят после его установления. Однако указанный пик напряжениянесет информа цию о степени локализации тока в транзисторе и может быть использован как индикатор возникновения режима .горячих пятен . Указанное падение напряжения пропорционально величине внутреннего сопротивления базы, которое, в свою очередь, пропорционально эффективной площади , эмиттера, по которой протекает ток в данном режиме. Таким образом, при ращение амплитуды выброса пропорционально степени концентрации тока в транзисторе, и, если напряжение эмиттер - база в блоке 4 сравнивать с напряжением, равньам сумме постоян ной величины и величины, меняющейся пропорционально пиковому значени тока базы, то срабатывание, блока 5 будет происходить при определенной степени концентрации тока в транзис торе, т.е. указывать на возникновение режима горячих пятен. В устт ройстве напряжение пропорциональное пиковому значению тока базы снимает ся с выхода пикового детектора 7, подключенного к переменному резисто ру 6, включенному в базовую цепь. Меняя величину этого резистора можно задавать предельную величину степени концентрации. После заверше ния переходного процесса в базе напряжение сравнен 1Я необходимо сделать равным напряжению эмиттер база, соответствуюмему предельнодопустимой температуре кристалла транзистора. Эту функцию выполняет ждущий мультивибратор 11, запускающийся от блока 5 управления и синхронизации, длительность импульса которого устанавливают равной времени установления переходного процесса в базе. Устройство работает следующим образом. Под действием блока 5 прерывается ток источника 2 греющей мощности и в- эмиттерной цепи транзистора 1 протекаетток источника3. Одновременно со сбросом эмиттерного тока блок 5 запускает ждущий мультивибратор 11 и под действием его сигнала переключается электронный переключатель 8, При этом напряжение равное пиковому значению падения на пряжения на переменном резисторе 6, продётектированное пиковым детектором 7,поступает на один из входов сумматора 9, на второй вход которого постоянно подается напряжение источника 10. Сумма этих напряжений с выхода сумматора 9 подается на блок 4, где сравнивается с напряжением эмиттер - база. Через определенное время мультивибратор 11 возвращает переключатель 8 в исходное состояние :ц на блок 4 передается только напряжение источника 10. Блок 5 увеличивает ток (либо напряжение) источника 2 до тех пор, пока не будет достигнут один из Двух уровней сравнения, после чего величины тока и напряжения фиксируются как предельные. Таким образом, если напряжение на выходе детектора 7 выбрано соответствующим амплитуде выброса напряжения эмиттер - база при предельно допустимой степени концентрации тоЛа в транзисторе, длительность импульса ждущего мультивибратора больше или равна времени рассасывания заряда в базе транзистора, и напряжение источника 10 соответствует предельно допустимой температуре кристг1пла транзистора, то предлагаемое устройство определяет максимально допустимые режимы транзистора практически во всем допустимом диапазоне токов и напряжений на нем, т.е. устройство обладает более широкими функциональными возможност; ми, а также упрощает процедуру измерений, поскольку никаких видоизменений схемы при переходе из одного режима в другой не требуется.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕФНЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТРАНЗИСТОРА, содержащее источник напряжения сравнения , источник измерительного тока, соединенный одним полюсом с эмиттером, а вторым - с общей, шиной, транзистора, источник греющей мощности, включенный между эмиттером и коллектором транзи стора, первый управляюишй вход истЪчника греющей мощности соединен с первыт вы-, ходом блока управления и синхронизации, а второй управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого включен между эмиттером и базой транзистора, о т л и- . чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены переменный резистор, пиковьЕлй детектор, .электронный переключатель, сумматор и ждущий мультивибратор, при этом вход пикового детектора включен параллельно переменнсму резистору, включенному между общей шиной и базой транзистора, выход пикового детектора соединен с первым входом электронного переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а его выход | соединен с первым входом сумматора, (Л второй вход которого соединен с выходом источника..напряжения сравнения, с а выход - с вторым входом блока сравнения, второй выход блока управления и синхронизации соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя.

/Г