Способ определения теплового сопротивления транзистора Дарлингтона Советский патент 1991 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при испытаниях полупроводниковых приборов.

Цель изобретения -упрощение и повышение точности способа путем выбора термочувствительного параметра и диапазона времени его измерений.

На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего способ измерения теплового сопротивления транзистора Дарлингтона.

К испытуемому транзистору 1 Дарлингтона подключены источники 2 базового тока и 3 коллекторного напряжения. При замкнутом ключе 4 транзистор нагревается током коллектора. Мощность, выделяющуюся в транзисторе 1 Дарлингтона в установившемся тепловом режиме, измеряют вольтметром 5 и амперметром 6. Температуру корпуса транзистора 1 Дарлингтона контролируют термопарой. Температуру перехода выходного транзистора 7 испытуемого транзистора 1 Дарлингтона определяют путем измерения напряжения коллектор-эмиттер UCE вольтметром 5 при разомкнутом ключе 4 и неизменных условиях во входной цепи входного транзистора 8 испытуемого транзистора 1.

Значение термочувствительного параметра UCE измеряют в определенном интервале времен t по отношению к моменту начала размыкания электронного ключа 4. При этом нижняя и верхняя границы t определяются соответственно электрическим переходным процессом выключения транзистора 1 Дарлингтона (1Выкл) и скоростью охлаждения транзисторной структуры с тепловой постоянной времени т.

Установлено, что для достижения точности измерения теплового сопротивления в пределах 5-10% диапазон времени задержки измерений UCE определяется соотношением

сл С

о

00

го

00 W

3t,

выкл

0,1т.

Тепловое сопротивление исследуемого транзистора определяется как отношение греющей мощности к температуре разогрева.

Способ осуществляется следующим образом.

При включенном источнике коллекторного напряжения входной 8 и выходной 7 транзисторы открыты и, в зависимости от величины тока базы и напряжения на коллекторе находятся в активном режиме либо в режиме квазинасыщения. При этом выполняется условие

UCE2 UCE1 + UB2E2

Переходной процесс отключения коллектора при неизменном токе базы сопровождается спадом напряжений коллектор-эмиттер и токов коллектора соответственно входного 8 и выходного 7 транзисторов транзистора 1 Дарлингтона. По окончании переходного процесса отключение коллектора при UCEI 0 на выходе транзистора 1 Дарлингтона устанавливается напряжение

UCE2 UB2E2

При этом ток база-эмиттер транзистора 1 Дарлингтона, являющийся измерительным током изм бэ, распределяется через прямосмещенные эмиттерный и коллекторный переходы входного транзистора 8 в базовую и коллекторную цепи открытого выходного транзистора 7. Падение напряжения коллектор-эмиттер транзистора 1 Дарлингтона, измеряемое в схеме с разомкнутым коллектором при прохождении измерительного тока в цепи база-эмиттер, равно входному напряжению UB2E2 и, следовательно, характеризует температурную чувствительность выходной транзисторной структуры.

Линейность изменения данного термочувствительного параметра от температуры и величина его температурной чувствительности определяются главным образом диапазоном значений измерительного тока и степенью шунтировки эмиттерных переходов. При малых 1изм значительная часть его ответвляется в шунты 9 и 10, что приводит к нелинейности изменения UcE2 от температуры. При измерительном токе изм - 0,01 1с (где 1с - рабочий ток коллектора транзистора 1 Дарлинтона) для приборов средней и большой мощности температурные изменения UcE2 линейны, а значения температурного коэффициента напряжения находятся в пределах 2-2,2

мВ/°С.

Выбор времени задержки измерения термочувствительного параметра после прекращения действия греющего тока коллектора производится исходя из данных по

переходному электрическому процессу изменения после прекращения действия греющего тока и расчета тепловой постоянной времени полупроводниковой структуры транзистора 1 Дарлингтона.

Тепловая постоянная т полупроводниковой кремниевой структуры транзистора определяется как

т Ct Rt,

где Ct - теплоемкость структуры;

Rt тепловое сопротивление структуры.

Величина С,определяется из соотношения

Ct с р v .

где с - удельная теплоемкость материала;

р- удельный вес;

v - объем структуры.

Величина Rt определяется из соотношения

о h

- 1 ,

где h - толщина структуры;

s - рабочая поверхность структуры; Я - коэффициент теплопроводности

кремния.

Предлагаемый способ реализуется упрощенной измерительной схемой для любого типа транзистора Дарлингтона, не требует графического построения зависи- мостей термочувствительных параметров от температуры и аппроксимации расчета теплового сопротивления, что повышает его точность.

Формула изобретения

Способ определения теплового сопротивления транзистора Дарлингтона, включающий измерение зависимости термочувствительного параметра транзистора Дарлингтона от температуры, подачу измерительного тока в цепь база-эмиттер, измерение термочувствительного параметра, подачу греющей мощности, повторное

измерение термочувствительного параметра, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности способа, в качестве термочувствительного параметра используют падение напряжения коллек- тор-эмиттер, повторное измерение термочувствительного параметра проводят

в диапазоне 31выкл t 0,1 г после отключения греющей мощности, где t - промежуток времени после отключения греющей мощности;

т.выю| - время выключения транзистора, г -тепловая постоянная времени транзисторной структуры.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при испытаниях транзисторов Дарлингтона. Цель изобретения - упрощение и повышение точности способа - достигается за счет выбора термочувствительного параметра и диёпа- зона времени его измерения. В качестве термочувствительного параметра используется напряжение коллектор-эмиттер транзистора, а время его измерения после отключения греющей мощности определяется временем выключения транзистора и тепловой постоянной транзисторной структуры. 1 ил.