Устройство для измерения температуры р- @ - перехода биполярных транзисторов Советский патент 1987 года по МПК G01K3/00 G01K11/00 G01K7/01 

Изобретение относится к области температурных измерений и предназначено для использования в испытательных установках входного и выходного контроля электротеи- ловых параметров биполярных транзисторов.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры р-п-перехода транзистора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема источника постоян- нога напряжения.

Устройство для измерения температуры р-п-перехода контролируемого транзистора 1 содержит источник 2 ступенчатого напряжения, двухполюсник 3 с отрицатель- ным управляемым сопротивлением, интегратор 4, дифференциальный усилитель 5, блок 6 для регистрации напряжения, генератор 7 постоянного тока, источник 8 постоянного напряжения.

Источник постоянного напряжения сое- тоит из вспомогательного транзистора 9, аналогичного по типу контролируемому

генератора 10 тока, значение тока которого равно току эмиттера контролируемого транзистора 1, генератора 11 напряжения, зна- чение напряжения которого равно устанавливаемому на коллекторе контролируемого транзистора 1 до включения режима разогрева.

Устройство работает следующим образом. До начала измерений температуры р-п- перехода транзистора 1 напряжение на выходе источника 2 напряжения устанавливают настолько малым, что при токе эмиттера, задаваемом генератором 7 постоянного тока, мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора 1, не вызывает заметного увеличения температуры его р-:П-перехода. Для этого вычисляют допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Скэ), при котором температура р-п-перехода транзистора отличается от температуры окружающей среды на допустимую величину ошибки Stn по формуле

икэ 6t°/bR,,K

где 61 - допустимая величина систематической погрешности измерения температуры р-п-перехода транзистора, К; Ь - ток эмиттера. А; RriK- нормируемое в ТУ на транзистор тепловое сопротивление переход- корпус, К/Вт.

Поскольку вспомогательный транзистор 9 должен быть отобран из партии транзисторов испытуемого типа, он должен иметь на порядок (два порядка) больший коэффициент усиления по току. В. результате достигается уменьшение тока базы транзистора, что позволяет пренебречь падением напряжения на сопротивлении его базовой цепи, и, таким образом, исключить основной источник погрешности измерений.

При выборе напряжения источника 8, равным падению напряжения на переходе база-эмиттер транзистора 1 с равным нулю падением напряжения на сопротивлении базовой цепи, сопротивление двухполюсника принимает значение, равное по модулю и противоположное по знаку сопротивлению базовой цепи контролируемого транзистора 1.

Для достижения равенства напряжения генератора 8 напряжению на переходе база- эмиттер транзистора 1 с равным нулю падением напряжения на сопротивлении базовой цепи в качестве генератора 8 используют напряжение база-эмиттер другого вспомогательного транзистора 9, включенного по схеме (фиг. 2), в режиме, соответствующем начальному режиму контролируемого транзистора, т.е. в режиме до разогрева р-п-перехода.

В режимах разогрева р-п-перехода и измерения его температуры напряжение на выходе источника 2 увеличивают ступенчато так, что при токе эмиттера, задаваемом источником 7 тока, на коллекторе транзистора 1 рассеивается заданная при этом необходимая для разогрева р-п-перехода транзистора мощность.

Начиная с момента ступенчатого увеличения напряжения источника 2 на выходе дифференциального усилителя 5 формируется ступенчатое напряжение, которое пропорционально приращению температуры р-п-перехода транзистора, которая, в свою очередь, устанавливается экспоненциально 100-200 мс на р-п-переходе и через 10-200 с на корпусе транзистор. Поэтому допускается измерять приращение температуры р-п-перехода спустя интервал времени, соответствующий длительности установления измеряемой величины, соответствующий длительности установления измеряемой величины после ступенчатого повыщения напряжения на коллекторе транзистора 1.

При выборе параметров интегратора 4 устанавливают скорость интегрирования такой, что ступенчатое напряжение сигнала на выходе дифференциального усилителя 5 в момент выполнения измерений не вызывает ощутимого изменения сопротивления управляемого двухполюсника 3 с управ- вляемым сопротивлением.

Тогда установившееся значение напряжения на выходе дифференциального усилителя 5 численно равно

UB,.X 2-2 мв/к-К,-лС

где Д1„ - приращение температуры р-п-перехода транзистора относительно температуры окружающей среды, К;

К - коэффициент усиления по напряжению дифференциального усилителя, которое измеряют с помощью блока 6 для регистрации напряжения.

В соответствии с этой формулой приращение температуры р-п-перехода измеряемого транзистора 1 относительно температуры окружающей среды может быть определено непосредственно по показаниям прибора по формуле

At

LJebix

Kg-2,2 мв/к.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения температуры р-п-перехода биполярных транзисторов, содержащее генератор постоянного напряжения и прибор для регистрации напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены двухполюсник с управляемым отрицательным сопротивлением, включенный между базой транзистора и общей шиной, последовательно соединенные дифференциальный усилитель и интегратор, подключенный выходом к управляющему входу двухполюс0

кика, а также источник ступенчатого напряжения, включенный между коллектором транзистора и общей щиной, и генератор постоянного тока, включенный между эмиттером транзистора и общей щиной, при этом один из входов дифференциального усилителя подсоединен к эмиттеру транзистора, второй вход усилителя через генератор постоянного напряжения связан с общий щиной, а между выходом усилителя и общей шиной включен прибор для регистрации напряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, источник постоянного напряжения 5 выполнен на вспомогательном транзисторе, соединенном базой с общей щиной, а эмиттером - с соответствующим входом дифференциального усилителя, при этом источник постоянного напряжения содержит также включенный между эмиттером и базой вспомогательного транзистора генератор тока, и включенный между коллектором и базой вспомогательного транзистора генератор напряжения.

0

фиг. 1

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в испытательных установках входного и выходного контроля электротепловых параметров биполярных транзисторов. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры р-п-перехода транзистора. При измерении возникает погрешность из- мерямой величины, которая обусловлена падением напряжения на сопротивлении базовой цепи измеряемого транзистора 1. В устройстве эта погрешность уменьшена путем введения в цепь базы измеряемого транзистора 1 двухполюсника с управляемым отрицательным сопротивлением, управляемого через цепь отрицательной обратной связи, включающей дифференциальный усилитель 5 и интегратор 4. Сигнал ошибки формируется в виде разности между напряжением база-эмиттер измеряемого транзистора 1 и опорным напряжением источника 8 постоянного напряжения. Погрешность измеряемой величины уменьшена при использовании в качестве источника постоян ного напряжения падения на переходе база- эмиттер вспомогательного транзистора, аналогичного транзистору 1, но имеющего боль- щий коэффициент усиления по току. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 со сд 00 N3

Составитель Е. Зыков

Редактор Н. ТупицаТехред И. ВересКорректор В. Гирняк

Заказ 3798/35Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4