Способ измерения теплового сопротивления лавинно-пролетного диода Советский патент 1982 года по МПК G01R31/26 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛАВИННО-ПРОЛЕТНОГО ДИОДА

1

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к микроэлектронике, и может быть использовано для измерения теплового сопротивления лавинно-пролетных диодов (ЛПД), работающих в непрерывном режиме.

Известны способы измерения величины теплового сопротивления ЛПД, основанные на экспериментальном определении вольтамперной характеристики диода и температурной зависимости пробивного напряжения его р-п перехода 1 - 3.

Однако эти способы измерения теплового сопротивления ЛПД не дают удовлетворительной точности, так как основаны на импульсных измерениях термочувствительных параметров ЛПД.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является способ измерения теплового сопротивления ЛПД, заключающийся в том, что через испытуемый прибор пропускают постоянный ток, который соответствует режиму лавинного пробоя, модулированный сигналами низкой и высокой частот, варьируют температуру его корпуса, измеряют дифференциальные сопротивления диода на модулирующих частотах, величину напряжения на диоде и крутизну наклона температурной зависимости этого напряжения, по которым рассчитывают величину параметра.

Измерения производят при малом постоянном токе диода, когда температура р-п перехода превыщает температуру корпуса диода не более, чем на 3-5°С, и варьируют температуру корпуса в диапазоне около 10°С, а тепловое сопротивление рассчитывают по формуле

10

я,. . „)

где (Нд)„, (Кд)в -дифференциальные сопротивления диода, измеренные на низкой и высокой частотах мо15дулирующего сигнала соответственно;

Unp- напряжение лавинного пробоя р-п перехода ЛПД;

Т - температура корпуса прибора;

20 крутизна наклона температурной зависимости напряжения на

диоде 4.

Известный способ измерения RT имеет следующие недостатки:

по возможности больше, чтобы повысить ТОЧность измерения дифференциальных сопротивлений (Рд), и (Кд), следовательно и теплового сопротивления диода. Найденный оптимальный ток диода обычно находится в интервале между минимальным током пробоя р-п перехода и пусковым током генераНИИ СВЧ колебаний в ЛПД. Но и при оптимальном токе питания диода нельзя устранить полностью систематическую погрешность измерений R., минимальная величина которой составляет 10 -12°/о, а максимальна я - 250/0.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения теплового сопротивления ЛПД, заключающемуся в том что через испытуемый прибор пропускают постоянный ток, который соответствует режиму лавинного пробоя, модулированный сигналами низкой и высокой частот, варьируют температуру его корпуса, измеряют дифференциальные сопротивления диода на модулирующих частотах, величину напряжения на диоде и крутизну наклона температурной зависимости этого напряжения, по которым рассчитывают величину параметра, измерения производят при постоянном токе, соответствующем режиму генерации диодом номинальной мощности.

Расчет величины теплового сопротивления при этом производят по формуле

Р (д)н-(д)в-2

dUfl г., ...1 р лТ W

Чп (Rjs)H

где (R)H и (Ra)B -дифференциальные сопротивления диода на низкой и высокой частотах модулирующего сигнала соответственно:

Цц - полное падение напряжения на диоде;

1р-постоянный рабочий ток питания

диода;

Т - температура прибора;

dU/dr-наклон температурной зависимости полного падения напряжения на диоде.

Точность измерений предлагаемым способом повышается благодаря тому, что при рабочем токе питания ЛПД обеспечивается однородный лавинный пробой по всей площади р-п перехода в условиях его рабочей температуры, а также более точно определяется рассеиваемая на приборе мощность, вызывающая его нагрев, так как она определяется полным падением напряжения на диоде, которое представляет собой сумму среднего постоянного напряжения, падающего на пространстве дрейфа, и падения постоянной составляющей напряжения на слое умножения.

Вторая составляющая полного падения напряжения на диоде близка-к напряжению лавинного пробоя р-п перехода, которое измеряется в известном способе.

Кроме того, предложенный способ обладает тем преимуществом, что он позволяет производить измерения непосредственно в работающих схемах с ЛПД, функционирующих как в режиме генерации, так и усиления СВЧ колебаний.

Формула изобретения

Способ измерения теплового сопротивления лавинно-пролетного диода, заключающийся в том, что через испытуемый прибор пропускают постоянный ток, который соответствует режиму лавинного пробоя, модулированный сигналами низкой и высокой частот, варьируют температуру его корпуса, измеряют дифференциальные сопротивления диода на модулирующих частотах, величину напряжения на диоде и крутизну наклона температурной зависимости этого напряжения, по которым рассчитывают величину параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, изм.ереиия производят при постоянном токе, соответствующем режиму генерации диодом номинальной мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Мс. Avoy В. R. Thermal resistance measurement of avalanche diodes. IEEE

957135,

5о

Trans on Electron Dev., 1971, v. 18, № 10,3 Патент ГДР № 89915, кл. 21 e 31/22,

p. 973..1972.

4. Haitz R. H. et al. A method for heat