Способ определения теплового сопротивления лавинно пролетных диодов

ОЦИА ЛИС СПУБЛИН 9)(51) Оаз",1.к п техно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС 00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ А ВТСРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Рыбинский авиацилогический институт(56) К.Н. На 1 гк, Н.1,. Ягочег,8.1, То 1 аг "А шегЬой Гог Ьеаг Г 1 оюгевгвгапсе щеавигещепгв 1 п ача 1 апсЬедойев", 1 ЕЕЕ Тгапв, Е 0-16, по 5.1969, р.438-444.Заявка Великобритании В 1468161,кл. б 1 7 1977,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫХ ДИОДОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении и контролелавинно-пролетных диодов. Цель изоб-ретения - повьшение производительности определения теплового сопротив"ления.лавинно-пролетных диодов. Устройство, реализующее способ, содер-.жит генератор. 1 импульсов, имеющийрегулировку длительности импульсов ТЕНИ;г от 50 мкс до 10 мс и частоты следо" вания импульсов от 200 Гц до 5 кГц. Вместе с потенциометром 2, сопротивление которого много больще сопротивления потенциометра 3, генератор 1 импульсов обеспечивает прохождение через диод тока, амплитудой от 1 до 10 А. Кроме того, устройство содержит осциллограФ 4. Способ включает нагрев диода периодическими импульсамй тока и измерение его вольт-ам" перной характеристики. Определениетермочувствительности параметра осуществляют регистрациейположения точек перегиба вольт-амперной характеристики диода на переднем и заднем Фронтах импульсов греющего тока, В описании приведены соотношения для определения параметров импульсов греющего тока, Способ на порядок повьппа" ет производительность за счет импульсного нагрева, позволяющего наблюдать одновременно начальное значение пробивного напряжения и его приращение, и снижает трудоемкость определения. 2 нл,Изобретение Относится к иэмерительной технике и может быть исполь 1 овано три изготовлении и контролелавинно-пролетных диодов (ЛПД),Целью изобретения является повышение производительности определениятеплового сопротивления ЛПД за счетрегистрации термочувствительного па"раметра по существу в течение дейст"вия одного импульса греющего тока, 10простоты средств используемых для регистрации смещения ВАХ диода,На фиг.1 дана принципиальная схема устройства для реализации способа;иа фиг,2 показаны форма протекающего 15через диод тока, напряжения на диодеи форма ВАХ для различной длительнос. ти импульсов греющего тока, наблюдаемая на экране осциллографа.Устройство (см. фиг,1) содержи 1 20генератор1 импульсов, имеющий регулировку длительности импульсов от50 - О мс и частоте следования импульсов от 200 Гц до 5 кГц, Вместес потенциометром 2, сопротивлениекоторого выбрано много больше сопротивления потенциометра 3, генераторобеспечивает прохождение через диод токе амплитудой 1 - 1 О мА. Устройство содержит также осциллограф 4, ЗОна вход Х которого подается напряжение с ЛПД, а на вход У - напряжениес потенциометра 3, и клеммы 5 дляподключения контролируемого диода.Способ осуществляют следующим об. разом,На диод подают импульсыреющеготока амплитудой меггьоге рабочего тока(в 7-10 раэ), длительностью 50 г (с 0,1 С , сквяжностью не менее 4 404и с длительностью фронтовс О,ЗТРЗдесь 7 , - тепловая постоянная времени перехода диода, г - тепловая гистоянная времени диода.45Напряжение с диода подают на входХ осциллографа 4, напряжение с потенциометра 3 (см,фиг,1) - на вход Уосциллографа 4, С момента подачи импульса , на диод на экране осциллографа 4 вычерчивается линия по осинапряжения до моменте открытия диода й , С момента же равенст:.а П и0, на экране осциллографа будетвычерчиваться ВАХ в соответствии свеличиной протекающего тока черездиод (точка перегиба соответствует11 Р, , т,е, началу протекания то.ка), наблгаламяя ВАХ соотвРтствует1 и Рр т. 11 а фЭ 4 дрсмещение ВАХ в точке перегиба;температурный коэффициентпробивного напряжения;эффективное значение токагреющего импульса;начальное значение пробивного напряжения диода,где 63 ППР 1 Приведенные соотнощения между параметрами импульса тока и тепловыми постоянными времени перехода и диода найдены экспЬрииентальныи путем, При50;,Р приращение пробивного напряжения (или приращение ВАХ в точ. ке перегиба) относительно начального довольно незначительно ( с 0,1 В), что затрудняет его определение. При 7 0,11 ВАХ плывет по экрану, потому что при этом происходит изменение температуры корпуса диода эа время измерения. При 10,1 г и скнажиости 4 на экране осциллографа отчетливо наблюдаются две ВАХ, не изменяющие своего положения за время измерения, с четкими точками переиба, соответствукнцими пробивным напряжениям диода при двух температурах лерг 1 ода, Длительности фронтов имлульса ныбираются иэ условия постоястл температуры перехода эа нрсия аг -тания гг глереллему фронту импульса эа время(см,фиг,2). 1 ачиная с моментав переходе выделяется тепло, пропорциональное подаваемой мошно"- ти. Под его воздействием напряжение на диоде увеличивается при неизменном токе (так как температурный коэффициент напряжения ЛПД положительный), а от момента 1 , когда Пначинает уменьщаться, до момента 1 ВАХ будет вычерчиваться со смещением на величину, пропорциональную прнра" щению температуры перехода за времяВ момент времени й , когда диод закроется, на второй ветви ВАХ будет точка перегиба, соответствующая 11 , смещенная относительно точ ки перегиба первой ВАХ на ьц приращение пробивного напряжения, пропорциональное приращению температурь перехода, Наблюдаемое приращение ьПР и значение П измеряют, а тепловое сопротивление Е, вычисляют по формулегреющего тока и за время его уменьшения (но время заднего Фронта),П р ц м е р, Определяют тепловое сопротивление кремниевых ЛПД с диаметром перехода 250 мкм, пробивным 5 напряжением 65-85 В, рабочим током 35-50 МА. На диод подают импульсы тока амплитудой 5 МА, длительностью 5 ис, скважцостъю 4, иа осциллографе С 49 наблюдают смещение ВАХ, измеряют его и определяют тепловое сопротивление К но формулед 11 пеЕ,т -рт, с,15Этот процесс определения Кт ЛПД повторяют для группы диодов (1 О шт), порезультатам измерений подсчитываютсреднее время, затрачиваемое на каждую операцию, и среднее вреия определения Кт, При этом получают снижениетрудоемкости н 1 О раэ по сравнению сиэвестнъем способом при одинаковой 1 еогрешности измерения.Такии образом, использование предллагаемого способа определений теплового сопротивления ЛПД снижает трудоемкость определения и, следователь- .но, иовынает производительность способа на порядок эа счет импульсного 30нагрева, позволяющего наблюдать одновременно начальное значение пробивного напряжения ц его приращения. Этоисключает необходимость снятия калибровочной зависимости пробивного нап- З 5ряжения от температуры перехода дляиспользования раэлцчных приборов дляизмерения,Формула изобретения 41Способ определения теплового сопротивления лавинно-пролетных диодов, включающий нагрев диода током, пропускаемым через него, определение термочувствительцоео параметра диода до и после нагрева, о т л и ч а"О,ОО, 3 Я т 4,а тепловое сопротивление определяютпо формуле: дПрд Е .Ц 1вфтепловое сопротивление дискважиость импульсов тока;длительность импульса тока 1- длительность фронта импульса тока;тепловая постоянная времениперехода диода;- тепловая постоянная времени%диода;смещение положения точкиперегиба вольт-амперных Характеристик диода на переднем и заднем фронтах им-пульсов тока;- температурный коэффициент пробйвного напряжения;эффективное значение импульса тока;начальное"положение точкиперегиба, вольт-амперной характеристики диода на переднем фронте импульса тока,где КвЕР ю щ и й с я теи, что, с целью повыщения производительности процессаспособа, нагрев диода производят пе"риодичсск ими ееипульсйме токаееэме"ряют нолът-амперную характеристикудиода, а определение териочувствителъцого параметра осуществляют пу"теи регистрации положения точек пе"региба вольт-аиперцой характеристикидиода на переднем и заднем фронтахимпульсов греющего тока, параметрыкоторых выбирают иэ соотнопеенйее1292456 Составитель С. Техред Л,Олейн умилишска яКо 1 аго ор Л, П еда Заказ 10 о роиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 юг иг ТиражКИПИ Государственного комитеелам иэобретений и открыт 5, Иосква, Ж, Раушская ПодпиСССРбд,4