Способ контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов Советский патент 1993 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при контроле параметров биполярных транзисторов.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем исключения влияния помеховых факторов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов в неустановившемся тепловом режиме, включающем определение температурного коэффициента прямого напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмиттерного тока, при постоянном коллекторном напряжении и разогреве от внешнего источника тепла, измерение приращения прямого напряжения эмиттер-база при разогреве транзисторе путем подачи на коллектрр постоянного напряжения и в эмиттер - в течение заданного времени прямого греющего тока, при этом о тепловом сопротивлении судят по результату сравнения измеренного приращения прямого напряжения эмиттер- база с рассчитанным максимальным допустимым значением, согласно изобретению греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны

00

VJ о

4Ь. О

по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттер-база для определения его приращения производят в одинаковые фазы первого и последне- го импульсов пачки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны.по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттер-база для определения его прира- щения производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем

При разогреве транзистора в его эмит- тер подают прямой греющий ток в виде пачек импульсов. При протеканий пачки импульсов прямого эмиттерного тока из-за влияния по- меховых факторов форма вершин соответствующих импульсов напряжения эмиттер-база искажается. Однако равенство импульсов греющего тока по величине и форме калибровочным импульсам и постоянство частоты следования импульсов в пачке приводят к одинаковым искажениям формы вершин со- ответствующих импульсов напряжения эмиттер-база и, следовательно, к одинаковым систематическим погрешностям измерений напряжения эмиттер-база, производимых в одинаковые фазы импульсов. При определе- ний приращения напряжения эмиттер-база происходит компенсация (вычитание)систематических погрешностей измерений напряжения :эмитгер-база, что позволяет Но величине приращения напряжения эмит- тер-база с высокой достоверностью судить о приращении температуры перехода транзистора и величине его теплового сопротивления. : ... V. ; .., - , . -. . . .:

На фиг. 1 изображены калибровочные импульсы прямого эмиттерного тока: на фиг.2 - соответствующие калибровочным импульсам тока напряжения эмиттер-база; на фиг.З - пачка импульсов прямого грею- щего эмиттерного тока; на фиг.4 - соответствующая пачка импульсов греющего тока пачка напряжения эмиттер-база; на фиг.5- непрерывный импульс прямого греющего эмиттерного тока; на фиг.6 - соответствую- щее непрерывному импульсу греющего тока напряжение эмиттер-база.

На временных диаграммах и в тексте приняты следующие обозначения:

1Э - ток эмиттера;

1Эк - амплитуда калибровочных импульсов эмиттерного тока;

Un - амплитуда импульсов греющего эмиттерного тока в пачке:

Эн - амплитуда Непрерывного импульса греющего эмиттерного тока;

К - температурный коэффициент прямого напряжения эмиттер-база;

t - время;

гз время задержки момента измерения напряжения эмиттер-база относительно начала импульса;

ТКн начальная температура транзистора при калибровке;

ТКр - температура транзистора после внешнего разогрева при калибровке;

ДТП - приращение температуры перехода транзистора за время протекания пачки импульсов греющего тока;

АТн - приращение температуры перехода транзистора за время протекания непрерывного импульса греющего тока;

Д Тм максимальное допустимое приращение Температуры перехода транзистора при разогреве;

Уэб прямое напряжение эмиттер-база транзистора;

UKN - начальное напряжение эмиттер- база при калибровке;

Ukp - напряжение эмиттер-база после внешнего разогрева;

Д Un Приращение напряжения эмиттер-база за время протекания пачки импульсов греющего тока;:

Д UH - приращение напряжения эмиттер-база за время протекания непрерывного импульса греющего тока;

Д UM - максимальное допустимое приращение температуры перехода транзистора при разогреве.

Способ осуществляется следующим образом.

В коллекторную цепь испытуемого транзистора, например типа 2Т9136АС, включенного по схеме с общей базой с закороченным по переменному току выходом, имеющего начальную температуру корпуса подают постоянное напряжение 30 В, в эмиттер- калибровочные импульсы прямого тока трапецеидальной формы с длительностью 1 мкс, частотой следования 1 кГц, амплитудой и измеряют прямое напряжение эмиттер-база DKH во время протекания импульсов эмиттерного тока с задержкой ,6 мкс от их начала (фиг.1,2). Затем осуществляют разогрев корпуса транзистора от внешнего источника тепла до температуры ТКр 1250С( выдержку при этой температуре, измерение соответствующего

температуре Ткр прямого напряжения эмиттер-база Окр и определение температурного коэффициента напряжения эмиттер-база по формуле

K(UKH-UKP) / (Ткр-Ткн).

После этого производят разогрев транзистора, имеющего начальную температуру корпуса 25°С, путем подачи на коллектор постоянного напряжения ЗОВ и в эмиттер - прямого греющего тока в виде пачек импульсов с амплитудой А, длительностью импульсов 1 мкс, частотой следования импульсов 500 кГц, длительностью пачек 250 мкс. частотой следования пачек 100 Гц. При этом импульсы греющего тока в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам. В одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки с задержкой ,6 мкс от начала импульсов (как и при калибровке) производят измерение прямого напряжения эмиттер-база и определяют его приращение Дип за время протекания пачки импульсов тока, которое затем срав- нивают с максимальным допустимым значением А им, рассчитанным пр формуле Д UM ДТМ К, и по результату сравнения судят о тепловом сопротивлении транзистора..

Экспериментальная проверка данного способа производилась на транзисторах типа 2T9136AG со снятыми крышками, что обеспечивало измерение температуры как косвенным, так и обеспечивающим высокую достоверность прямым методом по ИК-излучению. По сравнению с прямым методом погрешность измерения ДТП для данного способа составила 10...15°С, а погрешность измерения ДТн для способа - прототипа - 35...45°С (при ДТП 12t)°C и ДТН 120°С).

Данный способ, как и известный не исключает искажений вершин импульсов U36 из-за влияния помеховых факторов. Однако наличие идентичных искажений вершин им- пульсов 11эб при протекании пачки одинаковых импульсов греющего тока (фиг.3,4) практически не влияет на результат определения ДТП по измеренному Дип, так как происходит компенсация (вычитание) систе- матических погрешностей измерений иэб, производимых в одинаковые фазы импульсов, и измерения величина Дип позволяет с высокой достоверностью судить о величине ДТП и определять ее по формуле ДТп Д11п/К, в отличии от измерений при непрерывном импульсе греющего тока (фиг.5,6), когда искажения вершины импульса 1)Эб в его начале и конце значительно отличаются

и измеренная величина Д11ц не позволяет достоверно судить о ДТН.

Таким образом, по сравнению с прототипом данный способ позволяет повысить достоверность контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов за счет исключения влияния помеховых факторов, вызывающих искажения формы вершин импульсов напряжения эмиттер-базы: процессов накопления и рассасывания носителей заряда в элементах структуры транзисторов, переходных процессов в паразитных реактивных элементах внешней змиттерной цепи.

Использование данного способа позволяет также с высокой достоверностью определять области максимальных импульсных режимов работы герметизированных транзисторов. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов, включающий воздействие на транзистор постоянным коллекторным напряжением и калибровочными импульсами змиттерного тока, нагрев транзистора от внешнего источника тепла и измерение приращения прямого падения напряжения эмиттер-база в момент протекания калибровочного импульса змиттерного тока, определение температурного коэффициента прямого падения напряжения эмиттер-база, воздействие на транзистор постоянным коллекторным напряжением и греющим эмиттерным током и повторное измерение приращения прямого падения напряжения эмиттер-база и его сравнение с расчетным максимально допустимым значением, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, воздействие на транзистор греющим эмиттерным током производят путем подачи пачки импульсов постоянной частоты, при этом импульсы греющего эмиттерного тока идентичны по амллйтуде и форме импульсам калибровочного эмиттерного тока, измерение прямого падения напряжения эмиттер-база в процессе повторного измерения его приращения осуществляют в моменты протекания первого и последнего импульсов греющего эмиттерного тока с той же задержкой относительно их переднего фронта, что и при первом измерении приращения прямого падения напряжением эмиттер-база, а температурный коэффициент прямого падения напряжения эмиттер-база и расчетное максимально-допустимое значение Д UM определяют из со- отношений

К(икн-иКр)/(ТКр-Ткн);

AUM ДТМ К,

где К- температурный коэффициент прямого падения напряжения;

UKH, UKp - начальное и конечное значе- ние прямого падения напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эми герного тока, соответственно:

Ткн. ТКр - начальное и конечное значение температуры транзистора при протекании калибровочных импульсов эмиттерного тока соответственно;

ЛТМ - максимально допустимое приращение температуры перехода транзистора.

Сущность изобретения: способ включат ет определение температурного коэффициента прямого напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмит- терного тока, при постоянном коллекторе напряжении и разогреве от внешнего источника тепла, измерение приращения прямого напряжения эмиттер-база при разогреве транзистора путем подачи на коллектор постоянного напряжения и в эмиттер - в течение заданного времени - прямого греющего тока. При этом греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттер- база производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки. О тепловом сопротивлении судят по приращению прямого напряжения эмиттер-база. 6 ил. ел с

ФИГ.З изб