Способ контроля теплового сопротивления транзисторов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реснублик(22) Заявлено 02.0 с присоединением 31/26,заявки йо сударствеииый комитет ссср ио делам изобретеиий и открытийбли ванйя описания 15.10. Дат 72) Ав.орь изобретеН. Пиорунский,Горин и В.С ач в 1) Заявитель(54) СПОСОБ КОНТ ЛЯ ТЕ 1 ШОВОГО СОПРОТИБЛЕНИРАНЗИСТОРОВ ния Изобретение относится к электронной промышленности и может быть ис.пользовано для контроля транзисторов.Известны способы контроля теплового сопротивления транзисторов, ос нованные на пропускании разогревающих импульсов тока через р-и-переход испытуемого полупроводникового прибора и измерении скорости изменения прямого падения напряжения на том жеили смежном р-и-переходе 1(2 .Недостатком данных способов является повыаенная сложность контроля обусловленная тем, что для задания раэогревающих импульсов тока и изме рения прямого падения напряжения тре- буется специальная схема управления режимами задания тока и контроля, а также тем, что получение результата связано с необходимостью взятия двух 20 мгновенных отсчетов дои сразу йосле пропускания импульса тока через кол" лекторную цепь транзистора с обеспечением постоянства режимов в его базовой цепи. 25Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в нагреве структуры испытуемого транзистора путем пропускания коллекторного тока и приложения коллекторного напря 30 ження и в измерении прямого паде напряжения на его р-в-переходе. В соответствии с этим способом измеряется изменение прямого падения напряжения на р-и-переходах транзистора после пропускания через него импульса тока определенной постоянной величины при заданном постоянном напряжении на коллекторном переходе транзистора. При этом длительность импульса тока выбирают много меньшей тепловой постоянной времени конструкции транзистора 3 .Однако этот способ имеет пониженную точность контроля, обусловлейную тем, что в нем решается задача анализа достаточно медленных тепловых переходных процессов, скорость изменения которых является непрерывной функцией времени,а разность между двумя измеряемыми значениями прямого падения напряжения, которые разнесены во времени на величину, много меньшую постоянной времени, чрезвычайно мала.Цель изобретения - повьыение точности и упрощение контроля.Поставленная цель достигается тем, что в способе контролятеплового сопротивления транзисторов, заключающемся в нагреве структуры испытуемогоКонтроль величины теплового сопротивления транзистора по предлагаемому 40 способу основан на аналогии прохождения переменного напряжения черезВС цепочку и передачи периодическиизменяющегося потока тепла (температурных изменений) через эквивалентную интегрирующую цепочку с параметрами К (тепловое сопротивление), С(теплоемкость кристалла). В рамкахпредлагаемого способа используетсятот факт, что величины параметров 50 й С цепочки можно установить частотнйм способом, т.е. путем измеренияамплитуды или фазы сигнала на ее"выходе". Действительно, периодическое изменение коллекторного напряжения, например по закону О +О рп Я(см. эпюру в, Фиг. 2) будет вызыватьпри постоянном токе коллектора55 мгновенное изменение мощности, подводимой к транзистору по закону Р(с) = 1 (О+О, ь 1 п Я.). Среднее значение этой. мощности обеспечивает нагрев кристалла транзистора до не 60 которой температуры, а часть мгновен-, ной мощности трансформируется в периб 5 одические изменения температуры с транзистора путем пропускания коллекторного тока и приложения коллектор- ного напряжения и в измерении прямого пацения на его р-п-переходе, коллектырный ток поддерживаю в течение всего цикла контроля постоянным, а приложенное коллекторное напряжение непрерывно изменяют по величине без изменения знака с периодом повторения, имеющим порядок величины тепловой постоянной времени кристалла транзистора, и измеряют амплитуду переменной составляющей прямого падения напряжения на р-п-переходе, по величине которой судят о тепловом сопро.тивлении.Кроме того, с целью дальнейшего 15 повышения точности контроля, период изменения коллекторного напряжения устанавливают на один и более порядков меньшим тепловой постоянной времени кристалла, а полученную в ре- Щ зультате измерения амплитуду переменной составляющей прямого падения напряжения на р-и-переходе вычитают из результата предыдущего измерения.На фиг. 1 изображено устройство, которое может быть использовано для осуществления этого способа и состоит из генератора 1 постоянного тока, измерителя 2 переменного напряжения, испытуемого транзистора 3, источника 4 коллекторного напряжения, величина которого изменяется периодически во времени без изменения знака; нафиг. 2 - эпюры изменения во времени; тока, задаваемого в эмиттер транзистора (О ), прямого падения напряжения на переходе эмиттер-база (б) и коллекторного напряжения (8). частотой Я. и амплитудой, которая будет определяться коэффициентом передачи К (1 Я.)ттС МПри этом с той же частотой и оисходят изменения напряжения эмиттер-база транзистора с амплитудой, зависящей от периодических изменений температуры. Амплитуда изменения температуры кристалла зависит от постоянной времени Р С и частоты (периода) изменения т тпеременной составляющей мгновенной подводимой к транзистору мощности Р, Граничная частота имеет порядок й , так как Я -с и, следо 1вательно, период изменеййя мгновенной мощности, при котором амплитуда изменения температуры составляет 1 ЬГг от изменений на постоянном токе (на очень низкой частоте), равна Т=В Ст т Исходя йз этих соображений и выбира" ется период изменения коллекторного напряжения. Таким образом, измеренные значения амплитуды переменной составляющей напряжения эмиттер-база, которое имеет температурный коэффициент около - 2,5 мв/град С, при постоянной теплоемкости С конструкцииттранзистора определяются величиной теплового сопротивления йтВ,силу того, что коэффициент передачи по напряжению с выхода транзис" тора на его вход имеет конечную величину, переменная составляющая напряжения эмиттер-база, которую измеряют вольтметром 2 (фиг, 1), содержит аддитивную компонента, вызываемую прямым прохождением колдекторного напряжения, в эмиттерную цепь транзистора. Поэтому для дальнейшего повышения точности контроля период изменения коллекторного напряжения устанавливают на один и более порядок величины меньшим, чем тепловая постоянная времени й Ст. При этом практически исключаются температурные колебания и измеренное значение переменной составляющей напряжения эмиттер"база определяется только электрическим прохождением сигнала из коллекторной цепи.транзистора в его эмиттерную цепь, Поэтому, вычитая из результата измерения амплитуду переменной составляющей, которая соответствует периоду изменения коллекторного напряжения порядка постоянной времени й С , результат измерения при периоде йзменения коллекторного напряжения много меньшем этой постоянной времени, можно получить точное значение амплитуды переменной составляющей, вызванной только периодическими изменениями температуры кристалла.Предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля и упростить его осуществление, так как не требует для реализации никаких устройств коммутации режимов нагрева и контроля873167 формула изобретения оставитель Ю, Брыэгалов ехред А. Бабинец Корректор М. Шароши Редакто оло ПодписноСССР Тираж 735 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 035, Москва, Ж, Рауш з 9026/71 ткрытийая наб., д. 4/ ент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 иал П 1. Способ контроля теплового сопротивления транзисторов, заключающийся в нагреве структуры испытуемого транзистора путем пропускания коллекторного тока и приложения коллекторного напряжения и в измерении прямого падения напряжения на его р-ппереходе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и упрощения контроля, коллекторный ток поддерживают в течение всего цикла контроля постоянным, а приложенное коллекторное напряжение непрерывно изменяют по величине беэ изменения знака с периодом повторения, имеющим 15 порядок величины тепловой постоянной времени кристалла транзистора, и измеряют амплитуду переменной составляющей прямого падения напряжения на р-п-переходе, по величине которой судят о тепловом сопротивлении.2, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й ся тем, что, период изменения коллекторного напряжения устанавливают на один и более порядков меньшим тепловой постоянной времени, кристалла, а полученную в результате измерения амплиТуду переменной составляю.- щей прямого падения на р-и-переходе вычитают иэ результата предыдущего измерения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 446854, кл. С 01 В 31/26, 1974. 2. Патент США Р 3.745.460,кл. 324-158, опублик. 1973. 3. Патент Великобритании 91.468.161 кл. Н 4 О, опублик. 1977 (прототип).