Способ определения теплового сопротивления лавинно-пролетных диодов Советский патент 1993 года по МПК G01R31/26 

ИлоРрр.теиип относится к измерительной техттике и может быть нсполь- loRciHO при ияготовлении и контроле лавинг10-пролетных диодов (ЛПД) .

Нельм изобретения является повы- швние производительности определения теплового сопротивления ЛПД за счет регистрации термочувствительного параметра по существу н течение действия одного импульса греющего тока, простоты средств используемых для регистрации смещения ВЛХ диода.

На фиг.1 дана принципиальная схема устройства для реализации способа; на фиг,2 показаны форма протекающего через диод тока, напряжения на диоде и форма ВАХ для различной длительности импульсов греющего тока, наблюдаемая на экране осциллографа.

Устройство (см, фиг.1) coдepжиt генератор 1 импульсов, имеющий регулировку длительности импульсов от 50 - 0 мс и частоте следования им- пульсон от 200 Гц до 5 кГц, Вместе с потенциометром 2, сопротивление которого выбрано много больше сопротивления потенциометра 3, генератор I обеспечивает проховдение через диод тока амплитудой 1 - -Ю мА, Устройство содержит также осциллограф А, на вход X которого подается напряжение с ЛПД, а на вход У - напряжение с потенциометра 3, и клеммы 5 для подключения контролируемого диода.

Способ осуществляют следующим образом.

На диод подают импульсы бреющего тока амплитудой меньше рабочего тока (в 7-10 раз), длительностью 50t ,1tg, скважностью не менее 4

пер

и с длительностью фронтов t 0,ЗТпер Здесь Т , - тепловая постоянная вре

мени перехода диода,

3

- тепловая постоянная времени диода,

Напряжение с диода подают на вход X осциллографа 4, напряжение с потенциометра 3 (см,фиг,1) на вход У осциллографа Д, С момента подачи импульса t на диод на экране осциллографа 4 вычерчивается линия по оси напряжения до момента открытия диода t , (; момента же равенства П- и на экране осциллограф, будет вычерчиваться RAX в соответствии с величиной протекающего тока через диод (точка перегиба соответствует Unp4 , т,е, началу протекания то- .ка), наблю. ВАХ соотпртстпует

переднему фронту импульса зя время (см,фиг,2). Начиная с момента t,j п переходе выделяется тепло, пропорциональное подаваемой мощности. Под его воздействием напряжение на диоде увеличивается при неизменном токе (так как температурный коэффициент напряжения ЛПД положитель- 1пый), а от момента t,, когда Ug, начинает уменьшаться, до моментаt ВАХ будет вычерчиваться со смещением .на величину, пропорциональную приращению температуры перехода за время tj- tj, В момент времени t, когда диод закроется, на второй ветви ВАХ будет точка перегиба, соответствующая U,,p,j , смещенная относительно точки перегиба первой ВАХ на uU - приращение пробивного напряжения, пропорциональное приращению температуры перехода Наблюдаемое приращение и значение , измеряют, а тепловое сопротивление R, вьгчисляют по формуле

RT MInf

Э I

IP ПР5

где Ы).

э

ПР t

смещение ВАХ в точке перегиба;

температурный коэффициент пробивного напряжения; эффективное значение тока греющего импульса; начальное значение пробивного напряжения диода.

40

45

50

55

Приведенные соотношения между параметрами импульса тока и тепловьпии; постоянными времени перехода и диода найдены экспериментальным путем, При tf, i SOtppp приращение пробивного напряжения (или приращение ВАХ в точке перегиба) относительно начального довольно незначительно ( 0,1 В), что затрудняет его определение. При t . 7 О, ITg ВАХ плывет по экрану, потому что при этом происходит измене - ние температуры корпуса диода за время измерения. При , IT и скважности 4 на экране осциллографа отчетливо наблюдаются две ВАХ, не измопяюшие своего положения за время иямерения, с четкими точками перегиба, соответствующими пробивным напряжениям диода при двух температурах перрУ.ода. Длительности фронтов импульса выбираются из условия постоянгтпл температуры перехода за лрч-тлцця

312

rpesomero тока и за премя его уменьшения (во время заднего фронта),

П .р и м е р. Определяют тепловое сопротипленме кремниевых .ПГЩ с диаметром перехода 250 мкм, пробивным напряжением 65-85 В, рабочим током 35-50 мА. На диод подают импульсы тока амплитудой 5 мА, длительностью 5 мс, скважностью 4, на осциллографе СА9 наблюдают смещение ВАХ, измеря- ют ег О и определяют тепловое сопротивление R по формуле

R.

ли.

Р э-р пР I

Этот процесс определения Кт ЛПД повторяют для группы диодов (10 ют), по результатам измерений подсчитывают среднее время, затрачиваем се на каждую операцию, и среднее время определения Кт. При этом получают С1шжение трудоемкости в 10 раз по сравнекито с известным способом при одинаковой ho- грешности измерения.

Таким образом, использование пред- лагаемого способа определений теплового сопротивления ЛПД снижает трудоемкость определения и, следователь- но, повышает производительноет.ь спо соба на порядок за счет импульсного нагрева, позволяющего наблюдать одновременно начальное значение пробивно го напряжения и его приращения. Это исключает нео.бходимость снятия калибровочной зависимости пробивного напряжения от температуры перехода для использования различных приборов для измерения.

Формула изобрете ния

Способ определения теплового сопротивления лавянно-пролетных диодов, включающий нагрев диода током, пропускаемым через него, определение термочувствительного параметра дио- да до и после нагрева, о т л и ч а

ю щ и и с я том что, с пелью попы шения произродительногти процесса способа, наг-рев диодя прои- водят периодическими «гмпульспми тока, измеряют вольт-амперную характеристику диода, а определение термочувствительного параметра осуществляют пу тем регистрации положения точек перегиба вольт-амперной характеристики диода на переднем и фронтах импульсов греющего тока, параметры которых выбирают из соотношсняЛ

,р i t., О, It,

Ч 0,3t

Q ,

а тепловое сопротивление определяют по формуле:

Ч ..Л,.Г

7 и«

Р ор,

где R - тепловое сопротивление диода;

Q - скважность импульсов тока; t - длительность импульса то

ка;

, t - длит:ельность фронта импульса тока;

t - тепловая постоянная временМ пер

перехода диода;

t - тепловая постоянная времени

диодй; uUpp- смещение положения точки

перегиба вольт-амперных характеристик диода на переднем и заднем фронтах импульсов тока; р - температурный козффициент

пробивного напряжений; 1 - эффективное значение импульса тока; , -начальное полЬжение точки

перегиба,вольт-амперной характеристики диода на переднем фронте импульса гока.

Фиг.

пр

Фиг. 2

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано при изготовлении и контроле лавинно-пролетных диодов. Цель изобретения - повьпчение производительности определения теплового сопротиа- ления-лавиино-пролётных диодов. Устройство, реализующее способ, содерг . жит генератор 1 импульсов, имеющий регулировку длительности импульсов ir акиида. от 50 МКС до 10 мс и частоты следо- вания импульсов от 200 Гц до 5 кГц. Вместе с потенциометром 2, сопротивление которого много больше сопротивления потенциометра 3, генератор 1 импульсов обеспечивает прохождение через диод тока, амплитудой от 1 до 10 А. Кроме того, устройство содержит осциллограф 4. Способ включает нагрев диода периодическими импульсами тока и измерение его вольт-амперной характеристики. Определение термочувствительностк параметра осуществляют регистрацией положения точек перегиба вольт-амперной характе- ристики диода на переднем и заднем фронтах импульсов греющего тока. Б описании приведены соотношения для определения параметров импульсов греющего тока. Способ на порядок повышает производительность за счет импульсного нагрева, позволяющего наблюдать одновременно начальное значение пробивного напряжения и его приращение, и снижает трудоемкость определения, 2 ил. . сл с: ю со ю 4 ел Cft

Редактор Т, PJarosa

Составитель С, Шумилишская

Техред Л.Олейник Корректор Л. Патай

Заказ 1083 ; Тираж , . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035| Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, i