Известны устройства для измерения температуры р-п-переходов полупроводниковых приборов щелевым методом, содерлсащие генератор греющего тока, управляемый формирователем щелевых импульсов, генератор измерительного тока и измерительный блок. Эти устройства не обеспечивают высокой точности измерений, так как вследствие нагрева корпуса полупроводникового прибора в результат измерения вносится прямая погрешность.
Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что измерительный блок выполнен из аналого-цифрового преобразователя, собранного, например, по схеме поразрядного кодирования с обратной связью через счетчик, дополнительного электронного счетчика, подключенного параллельно счетчику преобразователя через электронный ключ, и реле времени, которое открывает ключ в момент включения генератора и ограничивает время работы этого генератора. Такое выполнение схемы позволяет повысить точность измерений.
На чертеже показана блок-схема описываемого устройства.
во время измерения прямого падения напряжения на приборе 1 (образование «щели).
Генератор 4 измерительного тока, подключенный к испытуемому прибору, обеспечивает
стабильный измерительный ток, при которо.м измеряется прямое падение напряжения.
Измерительный блок содержит аналого-цифровой преобразователь, выполненный по схеме поразрядного кодирования с обратной связью
и основанный на принципе сравнения. Преобразователь состоит из нуль-органа 5 генераторного типа, сравнивающего два напряжения, счетчика 6 импульсов для подсчета числа импульсов, поступивших на вход от нуль-органа
и преобразователя 7, преобразующего число импульсов, зафиксированных счетчиком в напряжение.
Дополнительный электронный счетчик S предназначен для подсчета числа импульсов,
пропорционального изменению прямого падения напряжения на испытуемом приборе. Электронный ключ 9 обеспечивает прохождения от нуль-органа 5 на вход дополнительного счетчика 8 числа импульсов, пропорционального изменению прямого падения напряжения на испытуемом приборе. Реле 10 времени подключено к генератору 2 греющего тока для задания времени нагрева испытуемого прибора и к электронному ключу 9 для открывания его
Измерение температуры р-«-перехода сводится к следующему.
При заданном измерительном токе измеряется прямое падение напряжения р-п-перехода, а результат замера фиксируется счетчиком 6.
Прибор под действием тока нагревается.
Во время отключения греющей мощности измеряется напряжение р-п-перехода при том же измерительном токе. Разность напряжений до и после нагрева прибора, пропорциональная температуре р-л-перехода, в виде цифр фиксируется в дополнительном счетчике 5.
В исходном положении генератор 2 греющего тока, управляемый реле 10 времени, закрыт. Счетчики 6 8 измерительного устройства находятся в нулевом состоянии.
При подключении испытуемого прибора / к клеммам измерительной позиции вследствие протекания в прямом направлении заданного тока от генератора измерительного тока 4 на нем создается начальное падение напряжения, которое характеризует тепловое состояние прибора при температуре окружающей среды.
Это напряжение подводится ко входу 11 нуль-органа 5 аналого-цифрового преобразователя. К другому входу 12 от преобразователя 7 «код-напряжение подводится опорное напряжение, соответствующее нулевому состоянию счетчика 6, которое по абсолютной величине больше, чем начальное падение напряжения.
При этом нуль-орган генерирует импульсы, так как напряжение на входе 12 больше, чем напряжение на входе //. Эти импульсы поступают на вход счетчика 6. По мере заполнения счетчика импульсами нуль-органа напряжение на выходе преобразователя 7 «код-напряжение уменьшается пропорционально числу импульсов, записанному в счетчике 6. Генерация нуль-органа прекращается в момент равенства напряжений на входах нуль-органа.
Таким образом фиксируется начальный уровень прямого падения напряжения до нагрева испытуемого прибора.
С подачей запускающего импульса запускается реле 10 времени, которое на заданное время включает генератор 2 и открывает электронный ключ 9.
Для измерения температуры р-я-перехода в установившемся режиме время выдержки реле времени устанавливается, исходя из следующего условия:
Зт1 t2, где
постоянная времени, характеризующая тепловую релаксацию перехода; постоянная времени, характеризующая тепловую релаксацию корпуса прибора.
да генератор 2 выключается на время длительности каждого из импульсов, непрерывно поступающих от формирователя 3 запирающих импульсов.
Уменьшение напряжения р-га-перехода приводит к нарушению равенства напряжений на входах нуль-органа 5 и возникновению генерации.
Так как открыт электронный ключ 9, то импульсы от нуль-органа 5 поступают и на вход счетчика 8. Процесс кодирования будет продолжаться до тех пор, пока реле времени не вернется в исходное состояние.
Для снятия кривой нагрева полупроводниковой структуры времени выдержки реле времени 10 регулируется в заданных пределах. Таким образом, в предлагаемом устройстве, благодаря использованию в качестве измерительного устройства аналого-цифрового преобразователя в сочетании с дополнительным счетчиком, удалось значительно повысить скорость измерения. Это позволило:
повысить точность измерения температуры р-п-перехода, так как высокая скорость измерения сводит до минимума изменение температуры корпуса испытуемого прибора за время измерения;
исключить необходимость стабилизации температуры корпуса испытуемого прибора, а следовательно, упростить конструкцию устройства;
измерять температуры перехода у незащиш,енных структур (сборок);
повысить скорость измерений, так как оператор при работе с данным устройством только подключает испытуемый прибор к измерительным клеммам и отсчитывает показания счетчика;
свести до минимума влияние субъективных факторов, так как все операции измерения (измерение падения напряжения р-п-перехода до и после нагрева, задание времени нагрева, определение разности напряжений) произвОлТ.ятся автоматически.
Простота конструкции и удобство в обслуживании устройства не требует для работы на нем оператора с высокой квалификацией. Это позволяет использовать предлагаемое устройство в производственных условиях при 100%-ном контроле продукции массового выпуска.
Предмет изобретения
Устройство для измерения температуры р-п-нереходов полупроводниковых приборов щелевым методом, содержащее генератор греющего тока, управляемый формирователем
щелевых импульсов, генератор измерительного тока и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, обусловленной нагревом корпуса прибора, измерительный блок выполнен в виранного, например, по схеме поразрядного кодирования с обратной связью через счетчик, дополнительного электронного счетчика, подключенного параллельно счетчику преобразователя через электронный ключ, и реле времени, которое открывает ключ в момент включения генератора н ограннчивает время работы этого генератора.
