Способ определения степени локализации тока в транзисторе Советский патент 1984 года по МПК G01R31/26 

QD СО 111 Изобретение относится к контролю параметров готовых полупрЬводниковых приборов и моуцет быть использовано при определении области безопасных режимов транзисторов. Известен способ определения степени локализации тока в транзисторе, основанный на том, что при заданных величинах тока и напряжения на приборе с помощью детектора теплового излучения определяют суммарную площадь кристалла, температура которой максимальна, и по отношению этой площади к полной эффективной площади эмиттера судят о степени локализации тока l. - Данный способ применим только на стадии изготовления транзисторов (ил для бескорпусных транзисторов), поскольку требует непосредственного визуального контакта с кристаллом. Кроме того, способ требует весьма сложной тепловизионной аппаратуры и вместе с тем не дает достаточно точных количественных характеристик степени локализации. В процессе изме рений согласно данному способу существует опасность выхода транзистор из строя при возникновении регенеративного режима,приводящего к вторичн му пробою, ввиду того, что тепловое сканирование поверхности кристалла транзистора требует времени, существеннб большего, чем время развития вторичного пробоя.. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб определения степени локализации тока в транзисторе, включающий подач на эмиттер транзистора суммы постоян ного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер - база, увеличени коллекторного напряжения до значения при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер - база после окончания импульса гредащего тока и определение степени локализации тока из соотноше-55 ния этих двух измерений, при этом полученные значения напряжения изображают на графике в функции корня квадратного от времени первого измерения, инерполируют их прямой линией, и по отношению угловых коэффициентов этих линий определяют степень концентрации тока 21. . В течение первых 100-500 мкс остывания транзистора после сброса мощности остывание происходит в соответствии с одномерной моделью распространения теплового потока, для которого температура зависит линейно от корня квадратного времени, а также линейной зависимости напряжения эмиттер - база от температуры при постоянном токе эмиттера. Известный способ дает более определенную количественную характеристику степени концентрации, но требует большого количества замеров напряжения эмиттер база для того, чтобы вьщелить линейный участок графика, и представляет сравнительно сложный и трудоемкий процесс математической обработки ввиду отсутствия измерения, пропорционального степени локализации, вследствие чего сложно реализовать функцию защиты, предотвращающей развитие вторичного пробоя. Целью изобретения является повышение производительности способа. I Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения степени локализации тока в транзисторе, включающему подачу на эмиттер транзИстора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо от-, сутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер - база после окончания импульса греющего тока, дополнительно измеряют пиковое значение напряжения эмиттер - база в момент окончания первого импульса греющего тока, фиксируют величину разности между измеренными пиковыми и установившимся значениями, изменяя крутизну заданного фронта импульсов греющего тока, измеряют пиковое зна чение напряжения в момент окончания второго импульса греющего тока, определяют величину разности значений, измеренных после воздействия второго импульса греющего тока, по превышени которой фиксированного значения судят о степени локализации тока, На фиг,1 приведены временные диаг раммы токов и напряжений в транзисто ре; на фиг.2 - пример блок-схемы устройства, реализующего предлагаемы способ, Способ определения степени локали зации тока в транзисторе основан на следующих физических процессах. При скачкообразном изменении тока эмиттера транзистора, включенного по схеме с общей базой, от большего зна чения до меньшего избыточный заряд неосновных носителей в базе рассасывается по базовой цепи и в ней возни кает пик тока, амплитуда которого np порциональна протекавшему ранее змит терному току и существенно больше установившегося значения тока базы, а направление противоположно. Амплитуда пика зависит также от скорости сброса тока, поэтому меняя ее, можно менять и амплитуду пика. Импульс тока, протекая по области базы, создает падение напряжения на .ее внутреннем распределенном сопротивлении. До тех пор, пока ток эмиттера равномерно распределен по площади кристалла, равномерно распределен и заряд в базе и импульс тока равномерно распределяется по всей пассивной области базы. При этом ее эквивалентное сопротивление мало и падение напряжения незначительно. При возникновении локализации ток концентрируется на отдельных участка структуры транзистора,, ток рассасывания базового заряда протекает такж по малой части области базы и падение напряжения возрастает. Поскольку эффективное сопротивление задействованной области базы обратно пропорционально площади, по которой протекает эмиттерный ток, то величина падения напряжения на этом сопротивлении от импульса тока, а она равна разности напряжений эмиттер - база непосредственно после сброса тока эмиттера и напряжения после установления электрических процессов в базе, пропорциональна отношению полной электрической площади эмиттер к площади эмиттера задействованной в данномэлектрическом режиме, т.е. степени локализации. Способ определения степени локализации тока в транзисторе осуществляется следующим образом. Ток эмиттера периодически сбрасывается от величины греющего тока 1 до величины измерительного тока 2. При значениях 3 и 4 напряжения коллектора локализация отсутствует, разность между пиковым значением напряжения эмиттер - база и его уста- новившимся значением при измерительном токе 2 фиксируется на заданном уровне, например 0,1 В, путем изменения скорости сброса тока эмиттера. Затем устанавливается заданное зн; чение напряжения 5 коллектор - база. При этом напряжении развивается локализация тока, величина пика напряжения 6 база - эмиттер и разности этого пика в момент t и установившегося значения в момент ,увепичч аются. Превышение над Л U, пропорционально степени локализации тока в транзисторе. Устройство (фиг.2) содержит испытуемый транзистор 7, управляемьЕЙ источник 8 тока эмиттера, источник 9 коллекторного напряжения, регистрирующие блоки (например, цифровые вольтметры с внешним запуском) 10 и 11, блок 12 синхронизации, блок 13 временной задержки, электронный быстродействующий ключ 14, блок 15 сравнения и источник 16 напряжения сравнения. Управляемый источник 8 эмиттерного тока задает ток в транзисторе 7, а источник 9 задает напряжение коллектор - база В момент времени -L ток эмиттера изменяется от большей величины до меньшей, и ток J-) в базовой цепи имеет вид, изображен ный на фиг.1. В момент времени блок синхронизации запускает блок 11, фиксирующий пиковое значение напряжения эмиттер - база, и блок 13 временной задержки, который запускает блок 10 в момент времени ij, который фиксирует значение напряжения эмиттер - база после установления переходных процессов в базе. Ризница S показаниях регистрирующих устройств дает значение л U, которое при малых значениях напряжения на коллекторе незначительно (уровни 3 и 4), а начиная с некоторого значения напряжения, начинает расти пропорционально степени локализации (уровень 5). Блок 15 сравнивает напряжение иа эмиттере с уровнем, задаваемым источником 16, и по его достижении размыкает ключ 14, который отключает источник коллекторного напряжения и предотвращает выход из транзистора 7. Использование предлагаемого способа определения степени локализации тока в транзисторе позволяет существенно упростить процедуру определения области безопасных режимов транзисторов, что важно при массовом контроле предельно допустимых параметров транзисторов, сократить трудоемкость процесса измерений, а также существенно сократить выход из строя транзисторов при испытаниях, что повышает общий коэффициент выхода годных приборов. Использование предлагаемого способа повышает также общую надежность испытательной аппаратуры, поскольку выход испытуемого транзистора часто приводит к выходу из строя испытательной аппаратуры. Все это повышает производительность способа определения степени локализации тока в транзисторе.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В ТРАНЗИСТОРЕ, включающий подачу на эмиттер транзистора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер - база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер - база после окончания импульса греющего тока, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа, дополнительно измеряют пиковое значение напряжения эмиттер - база в момент окончания первого импульса греющего тока, фиксируют величину разности между измеренными пиковыми и установившимся значениями, изменяя крутизну заданного фронта импульсов греющего тока, измеряют пиковое зна- ( чение напряжения в момент окончания второго импульса греющего тока, определяют величину разности значений, измеренных после воздействия второго импульса греющего тока, по превышению которой фиксированного значения судят о степени локализации тока.