Способ определения тепловой постоянной времени кристаллов биполярных транзисторов Советский патент 1986 года по МПК G01R31/26 

- 1238007 Изобретение относится к радиоэлектронной технике и преимущественно мо;жет быть использовано при испытании и измерении параметров полупро- водниковьк биполярных транзисторов. 5

Цель изобретения - увеличение производительности способа.

Подача треугсшьного симметричного импульса напряжения 1мёжду коллектором и базс1Й и задание постоянного О тока эмиттера эквивалентно подаче на транзистор треугольн ого симметричного импульса апежтрической мощности. При этом температура кристалла проходит через максимальное значение 5 в течение действия импульса напряже- ния между коллектором.и базой, несколько отставая от него вследствие тепловой инерционности, и возникает {экстремальная точка на зависимости 20 температурно-зависимого параметра от времени. В данном случае нет необходимости в калибровке температурно- зависимого параметра (база-эмиттерно- го напряжения), так как абсолютное значение температуры кристалла для I определения тепловой постоянной времени согласно предлагаемому способу не требуется. Длительность импульса Т i 10 2 и позволяет считать темпера-30

туру корпуса транзистора постоянной

и равной температуре окружающей сре- ды. Тогда изменение база-эмиттерного

напряжения целиком определяется изменением температуры кристалла тран- jj зистора и можно вычислить тепловую постоянную времени кристалла. время определения (}0 что на порядок меньше, чем

В этом

N- I

случае

10-).ор,

в известном способе.40

Данные утверждения можно пояснить следующим образом.

Падение напряжения на базе-эмит- терном переходе можно записать в виде

тат пос жаю ния

- Т

где

на

Объ

5э

P.

T.pln

ь

l.

(1)

постоянная Больцмана; температура кристалла; элементарный заряд; ток эмиттера; тепловой ток. Известно, что

Еа :

де k Т Чр

Ч

ч1о 00

kT.

00

величина, не температуры;

(2) зависящая от

En - ширина запрещающей зоны. Тогда, подставляя (2) в (1), имеют

- т.

In

.11

.ЕЗ q

Условие т 6

Кор

1оо позволяет счи(3)

тать температуру корпуса транзистора постоянной и равной температуре окружающей среды TO. Тогда для приращения температуры кристалла О

- Т„) имеют уравнение

(Т,р Р, (Т - t), т/2 t Т В выражении (5)

Р,об1,А, де (5)

1 :

коэффициент передачи эмиттер- ного тока;

величина тока эмиттераj скорость нарастания коллекторного напряжения.

Решая уравнение (4) с учетом отрезке Т/2«; t бТ, получают

Г

(5),

-P.,H,pVP.R,t,p(

Ч

(6)

Объединяя (3) и (6), имеют

ГР,ТК,

5э

еД.

1 .00

-PJRr

Г -V- «TU P.RTSple P-2l.e4|Enf.

t 00

45

Дифференцируя (7) по времении и приравнивая производную нулю, получают

50 .,,U г.е

кр

181

Из трансцендентного уранения (8) с помощью электронного вычислительного устройства можно с любой наперед заданной точностью вычислить значение Т,р. Однако на практике точность определения тепловой постоянной времени, равная 5%, более чем удовлетворительна. Поэтому при Т J. 6С с oimH6- кой, не превьшающей 4%, получают из (8)

кр. to,- (Т/2) In 2

Таким образом, чтобы сократить время определения телловой .постоянной времени кристалла транзистора и рассчитывать ее по формуле (9), не- обходимо подавать на транзистор, включенный в схему с общей базой, треугольный симметричньй импульс коллекторного напряжения при постоянном токе эмиттера, измерять база-эмиттерное напряжение и определять момент времени, при котором оно достигает минимального абсолютного значения,

Ю t5

т,е. положение экстемальной точки на зависимости база-эмиттерног о напряжения от времени действ11я импульса коллекторного напряжения. При этом длительность импульса коллекторного напряжения должна удовлетворять соотношению Т i 10 Скор

Использование предлагаемого спосо- ба позволяет сократить время опреде- ления тепловой постоянной времени кристалла транзистора; повысить производительность контроля путем сокращения времени определения; исключить долю ручного труда, необходимого для проведения операции калибровки темпе- ратурно-зависимого параметра и обработки кривой остьгоания.