Способ определения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01R31/26 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ ТИРИСТОРА

1

Изобретение относится к электронной промышленности и может быть использовано для определения температуры полупроводниковой структуры тиристоров непосредственно в рабочем режиме.

Известен способ определения температуры полупроводниковой структуры тиристоров, заключающийся в том, что через тиристор пропускают в обратном направлении измерительный обратный ток определенной величины и измеряют обратное напряжение на тиристоре 1. Температуру полупроводниковой структуры определяют по заранее известной температурной зависимости напряжения в лавинном пробое.

Недостатком известного способа является то, что зависимость температуры полупроводниковой структуры тиристора от напряжения на структуре определяют с помощью специальных испытаний в лабораторных условиях. Эта зависимость изменяется пасла сборки полупроводниковой структуры в тиристоре. Появляется погрешность, связанная с технологическими трудностями обеспечения одинаковых электрических и тепловых параметров тиристоров при сборке.

Известен также способ, основанный на зависимости амплитуды измерительных импульсов напряжения на управляющем р-п-переходе тиристора от температуры 2, Предварительно тиристор градуируют по этому термозависимому параметр в термостате, затем переводят испытуемый тиристор в рабочий режим, подают на управляющий элект0род измерительные импульсы напряжения, которые отделяют от запускающих. При повышении температуры полупроводниковой структуры тиристора амплитуда измерительных импульсов

5 возрастает. Это увеличение амплитуды срезается и передается на осциллограф.

У этого способа опреде.пения температуры полупроводниковой структуры

0 тиристора имеется Ьущественный недостаток, заключающийся в том, что при градуировке в термостате все элементы коиструкции тиристора прогреваются до одинаковой температуры,

5 а в рабочем режиме по его элементам (&лзод, гайка, термокомпенсируквдие вольфрамовые диски и т.д.) существует перепад температур, поэтому сопротивление элементов тиристора в

0 термостате и в рабочем режиме разные. Поскольку падение напряжения на тиристоре склсщывается из падения напряжения на отдельных элементах, прогретых в рабочем режиме до разных температур, то применение градуиро.вочной кривой, снятой в термостате для измерений в рабочем режиме, вносит в результат измерения температуры полупроводниковой структуры погрешность. Кроме того, измерительные импульсы напряжения разогреваю полупроводниковую структуру и вносят дополнительную погрешность измерения Наконец, при косвенном способе определения температуры полупроводниково структуры измерительные импульсы пропускают в момент паузы при отсутствии рабочего тока. Очевидно, что определенная таким образом температура полупроводниковой структуры будет меньше максимальной температуры, которая определяет работоспособность тиристоров.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения температуры полупроводниковой структуры тиристора в рабочем режиме, включающий установку на испытуемую структуру термопреобразователя, его термокалибровку и последующее определение температуры 3. Этот способ прост и позволяет измерять температуру структуры без прерывания рабочего режима тиристора, однако его недостатком является низкая точность измерения температуры, так как в силу инерционности термопреобразователя им можно измерить усредненную, а не максимальную температуру в структуре, которая возникает именно в рабочих режимах, близких к предельным.

Целью изобретения является повышение точности определения температуры.

Цель достигается тем, что в способе определения температуры полупроводниковой структуры тиристора а рабочем режиме, включающем установку на испытуемую структуру термопреобразователя, его термокалибровку и последующее определение температуры, дополнительно измеряют зависимость термочувствительного параметра тиристора от температуры, а калибров,ку термоп- еобразователя производят с помощью измеренной зависимости, осуществляя изменение температуры структуры тиристора путем изменения его нагрузочного тока.

Сущность описываемого способа состоит в следующем.

На испытуемую структуру тиристора устанавливают термопреобразователь, например встроенную микротермопару специальной конструкции, который по возможности не искажает распределени температуры в структур е и облагает мёшой инерционностью.

Тиристор с встроенным термопреобразователем помещают в термостат, где измеряют зависимость его термочувствительного параметра, например напряжения переключения, от температуры. Зависимость напряжения переключения от температуры является характерным свойством и естественной константой конкретного тиристора и свйзана с максимальной температурой в структуре. Далее осуществляют изменение температуры структуры тиристора вне термостата путем изменения его нагрузочного тока. Для каждого из значений нагрузочного тока, установленного при испытаниях, измеряют однов ременно значения напряжения переключения (измерения производят известными способами с минимальной задержкой после воздействия нагрузочного тока) и выходного сигнала термопреобразователя. Затем, испбльзуя измеренные значения, с помощью измеренной ранее зависимости напряжения переключения от температуры производят калибровку термопреобразователя, т.е ставят в соответствие измеренным значениям его выходного сигнала определенные значени температуры.

Выполненная таким образом калибровка термопреобразователя позволяет значительно повысить точность определения температуры полупроводниковой структуры тиристора, так как термопреобразователь в этом случае измеряет температуру, близкую к максимальной в структуре, которая возникает в рабочих режимах. Степень этого приближения, а в конечном счете, точность тем выше, чем меньше инерционность термопреобразователя по сравнению с тепловой постоянной времени структуры

Кроме того, поскольку температура стуктуры определяется по выходному сигналу термопреобразователя, измерения можно производить без прерывания рабочих режимов тиристоров, что также способствует повышению точности определения температури. Описываемый способ позволяет использовать для калибровки термопреобразователя другие терюзависимые параметра, например время выключения.

Формула изобретения

Способ определения температуры полупроводниковой структуры тиристора в рабочем режиме, включающий установку на испытуемую структуру термопреобразователя, его термокалибровку и последующее определение температусш, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения температуры, дополнительно измеряют зависимость термочувствительного параметра ти-

ристора от температуры, а калибровку термопреобразователя производят, с помощью измеренной зависимости, осуществляя .изменение температуры структуры, тиристора путем изменения его нагрузочного тока.

Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе

Энергия v- 1971, с. 76-79 (прототип) .