Способ определения степени локализации тока в транзисторе

(19 1) С 01 К 31/2ЗЮГА опт САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМ Кесопй. 4 ь СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЛОКАЛИЗА 1 ИИ ТОКА В ТРАНЗИСТОРЕ, включающий подачу на эмиттер транзистора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер - база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер - база после окончания импульса греющего тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности способа, дополнительно измеряют пиковое значение напряжения эмиттер - база в момент окончания первого импульса греющего тока, фиксируют величину разности между измеренными пиковыми и установившимся значениями, изменяя крутизну заданного фронта импульсов греющего тока, измеряют пиковое зна- Е чение напряжения в момент окончания второго импульса греющего тока, определяют величину разности значений, измеренных после воздействия второгоимпульса греющего тока, по превышению й которой фиксированного значения судят о степени локализации тока.вайИзобретение относится к контролюпараметров готовых полупроводниковыхприборов и может быть использованопри определении области безопасныхрежимов траиэистороа. 5Известен способ определения степени локализации тока в транзисторе,основанный на том, что при заданныхвеличинах тока и напряжения на приборе с помощью детектора теплового 1 Оизлучения определяют суммарную площадь кристалла, температура котороймаксимальна, и по отношению этойплощади к полной эффективной площадиэмиттера судят о степени локализации 15тока 13 .Данный способ применим только настадии изготовления транзисторов (илидля бескорпусных транзисторов), поскольку требует непосредственноговизуального контакта с кристаллом.Кроме того, способ требует весьмасложной тепловизионной аппаратуры ивместе с тем не дает достаточно точных количественных характеристик 25степени локализации. В процессе измерений согласно данному способу существует опасность выхода транзистораиз строя при возникновении регенеративного режима, приводящего к вторично-ому пробою, ввиду того, что тепловоесканирование поверхности кристаллатранзистора требует времени, сущест"веннд большего, чем время развитиявторичного пробоя,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения степени локализации тока в транзисторе, включающий подачу на эмиттер транзистора суммы постоян- . ного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллектор- ного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер - база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер - база после окончания импульса греющего тока и определение степени локализации тока из соотношения этих двух измерений, при этом Полученные значения напряжения изобРажают на графике в функции корня квадратного от времени первого измерения, инерполируют их прямой линией,и по отношению угловых коэффициентовэтих линий определяют степень концентрации тока 2,1.В течение первых 100"500 мкс остывания транзистора после сброса мощности остывание происходит в соответствии с одномерной моделью распространения теплового потока, длякоторого температура зависит линейноот корня квадратного времени, а также линейной зависимости напряженияэмиттер - база от температуры припостоянном токе эмиттера. Известныйспособ дает более определенную количественную характеристику степениконцентрации, но требует большогоколичества замеров напряжения эмиттер -база для того, чтобы выделить линейный участок графика, и представляетсравнительно сложный и трудоемкийпроцесс математической обработкиввиду отсутствия измерения, пропорционального степени локализации, вследствие чего сложно реализовать функциюзащиты, предотвращающей развитие вториччого пробоя,Целью изобретения является повышение производительности способа.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу определения степени локализации тока в транзисторе,включающему подачу на эмиттер транзистора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока,подачу между базой и коллекторомтранзистора коллекторного напряжения,при котором локализация заведомо от-.сутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер -база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором.определяют степень локализации тока,повторное измерение установившегосязначения напряжения эмиттер - базапосле окончания импульса греющеготока, дополнительно измеряют пиковоезначение напряжения эмиттер - базав момент окончания первого импульсагреющего тока, фиксируют величинуразности между измеренными пиковымии установившимся значениями, изменяякрутизну заданного фронта импульсовгреющего тока, измеряют пиковое значение напряжения в момент окончаниявторого импульса греющего тока, опре3 1114 деляют величину разности значений, измеренных после воздействия второго импульса греющего тока, по превышению которой фиксированного значения судят о степени локализации тока.На фиг.1 приведены временные диаграммы токов и напряжений в транзисторе; на фиг.2 - пример блок-схемы устройства, реализующего предлагаемый способ. 1 ОСпособ определения степени локализации тока в транзисторе основан на следующих физических процессах.При скачкообразном изменении тока эмиттера транзистора, включенного по схеме с общей базой, от большего значения до меньшего избыточный заряд неосновных носителей в базе рассасывается по базовой цепи и в ней возникает пик тока, амплитуда которого про. порциональна протекавшему ранее эмиттерному току и существенно больше установившегося значения тока базы, а направление противоположно. Амплитуда пика зависит также от скорости сброса тока, поэтому меняя ее, можно менять и амплитуду пика.Импульс тока, протекая по области . базы, создает падение напряжения на ее внутреннем распределенном сопротивлении. До тех пор, пока ток эмиттера равномерно распределен по площади кристалла, равномерно распределен и заряд в базе и импульс тока равномерно распределяется по всей пассивной области базы. При этом ее эквивалентное сопротивление мало и падение напряжения незначительно. При возникновении локализации ток концентрируется на отдельных участках структуры транзистораток рассасы 40 вания базового заряда гротекает также по малой части области базы и падение напряженна возрастает. Поскольку эффективное сопротивление "задействованнои области базы обратно прои 45 порционально площади, по которой протекает эмиттерный ток, то величина падения напряжения на этом сопротивлении от импульса тока, а она равна разности напряжений эмиттер - база непосредственно после сброса тока эмиттера и напряжения после установления электрических процессов в базе, пропорциональна отношению полной электрической площади эмиттера к площади эмиттера "задействованной" в данном электрическом режиме, т.е. степени локализации. 991 4Способ определения степени локализации тока в транзисторе осуществляется следующим образом.Ток эмиттера периодически сбрасывается от величины греющего тока 1 до величины измерительного тока 2. При значениях 3 и 4 напряжения коллектора локализация отсутствует, разность а Ч б между пиковым значением напряжения эмиттер - база и его установившимся значением при измерительном токе 2 фиксируется на заданном уровне, например О, 1 В, путем изменения скорости сброса тока эмиттера. Затем устанавливается заданное зн;- чение напряжения 5 коллектор - база. При этом напряжении развивается локализация тока, величина пика напряжения б база - эииттер и разности этого пика в момент 1. и установившегося значения в момент 1 ЧйЧ увеличиваютЧ ся. Превышение АОр над Ь Оу пропорционально степени локализации тока в транзисторе.Устройство (фиг.2) содержит испытуемый транзистор 7, управляемый источник 8 тока эмиттера, источник 9 коллекторного напряжения, регистрирующие блоки (например, цифровые вольтметры с внешнии запуском) 10 и 11, блок 12 синхронизации, блок 13 временной задержки, электронный быстродействующий ключ 14, блок 15 сравнения и источник 16 напряжения сравнения,Управляемый источник 8 эмиттерного тока задает ток в транзисторе 7, а источник 9 задает напряжение коллек 1 тор - база. В момент времени 1 ток эмиттера изменяется от большей величины до меньшей, и ток 3 в базоВой цепи имеет вид, изображенный на фиг, 1, В момент времени .4 блок синхронизации запускает блок 11, фиксирующий пиковое значение напряжения эмиттер - база, и блок 13 временной задержки, который запускает блок 10 в момент временикоторый фиксирует значение напряжения эмиттер - база после установления переходных процессов в базе. Разница в показаниях Регистрирующих устройств дает значение ь О 6; которое при малых значениях напряжения на коллекторе незначительно (уровни 3 и 4), а начиная с некоторого значения напряжения, начинает расти пропорционально степени локализации (уровень 5). Блок 15 сравнивает напряжение на1114991 Заказ 6764/3Подписное эмиттере с уровнем, задаваемым источником 16, и по его достижении размыкает ключ 14, который отключает источник коллекторного напряжения ипредотвращает выход из ст 1 юя транзистора 7,Использование предлагаемого способа определения степени локализации тока в транзисторе позволяет существенно упростить процедуру определения области безопасных режимов транзисторов, что важно при массовом контроле предельно допустимых параметров транзисторов, сократить трудоемкостьпроцесса измерений, а также существенно сократить выход из строя транзисторов при испытаниях, что повы цает общий коэФфициент выхода годныхприборов, Использование предлагаемогоспособа повышает также общую надежность испытательной аппаратуры, поскольку выход испытуемого транзисторачасто приводит к выходу из строяиспытательной аппаратуры. Все этоповышает производительность способаопределения степени локализации токав транзисторе,ППП "Патент", Ужгоррд, ул. Проектная, 4