Способ контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов

9) (5)5 6 01 В 31/ И ЕТЕН ЕПЛОВОГО СОРНЫХ ТРАНЗИдел 4. Ктеплов сто ров,Цель изобрет верности контрол ния помеховых ф Поставленна в способе контро ния биполярных вившемся теплов определение тем та прямого напр протекании калибГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАН Е ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский институт электронной техники(56) ОСТ 11.336,905-78, Транзисторы высокочастотные и сверхвысокочастотные, Методы установления максимальных статических и импульсных режимов. Приложение 2. Раздел 1. Прямой метод, Неустановившийся тепловой режим, стр,15-18.ОСТ 11.336.905-78. Транзисторы высокочастотные и сверхвысокочастотные. Методы установления максимальных статических импульсных режимов, Приложение 2. Разосвенный метод,Неустановившийсяой режим, стр,27-31. Изобретение относится к электронной ехнике и может быть использовано при онтроле параметров биполярных транзиения - повышение достоя путем исключения влияа кторов,цель достигается тем, что ля теплового сопротивлетранзисторов в неустаноом режиме, включающем пературного коэффициеняжения эмиттер-база при ровочных импульсов эмит(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ Т ПРОТИВЛЕНИЯ БИПОЛЯ СТОРОВ(57) Сущность изобретения ет определение температу ента прямого напряжения протекании калибровочных терного тока, при постоянн пряжении и разогреве от вне тепла, измерение приращени жения эмиттер-база при ра стора путем подачи на колле напряжения и в эмиттер - в го времени - прямого гре этом греющий ток в эмитте пачек импульсов, причем и равны по величине и форме импульсам и имеют постоя н дования, а измерение напр база производят в одинаков и последнего импульсов па сопротивлении судят по при го напряжения эмиттер-база способ включа-, рного коэффициэмиттер-база при импул ьсов эмитом коллекторе нашнего источникая прямого напрязогреве транзиктор постоянного течение заданноющего тока, При р подают в видемпульсы в пачке калибровочным ную частоту слеяжения эмиттерые фазы первого чки. О тепловом ращению прямо, бил. терного тока. при постоянном коллектор- а ном напряжении и разогреве от внешнего источника тепла, измерение приращения прямого напряжения эмиттер-база при разогреве транзисторе путем подачи на коллектрр постоянного напряжения и в змиттер - в течение заданного времени прямого греющего тока, при этом о тепловом сопротивлении судят по результату сравнения измеренного а приращения прямого напряжения эмиттербаза с рассчитанным максимальным допустимым значением, согласно изобретению греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равныпо величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттер-база для определения его приращения производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки,Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что греющий ток в эмиттер подают в виде пачек импульсов, причем импульсы в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам и имеют постоянную частоту следования, а измерение напряжения эмиттер-база для определения его приращения производят в одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки.Сущность заявляемого способа заключается в следующем,При разогреве транзистора в его эмиттер подают прямой греющий ток в виде пачек импульсов. При протекании пачкй импульсов прямого эмиттерного тока из-зэ влияния по- меховых факторов форма вершин соответствующих импульсов напряжения эмиттер-база искажается. Однако равенство импульсов греющего тока по величине и форме калибровочным импульсам и постоянство частоты следования импульсов в пачке приводят к одинаковым искажениям формы вершин со.ответствующих импульсов найряжения эмиттер-база и, следовательно, к одийаковым систематическим погрешностям измерений напряжения эмиттер-база, производимых в одинаковые фазы имйульсов. При определении приращения напряжения эмиттер-база происходит компенсация (вычитание) систематических погрешностей измерений напряжения .эмиттер-база, что позволяет по величине приращения напряженйя эмиттер-база с высокой достоверностью судить о приращении температуры перехода транзистора и величине его теплового сопротивления.ФНа фиг.1 изображены калибровочныеимпульсы прямого эмиттерного тока, на фиг,2 - соответствующие калибровочНым импульсам тока напряжения эмиттер-база; на фиг.З - пачка импульсов прямого греющего эмиттерного тока; нэ фиг.4 - соответствующая пачка импульсов греющего тока пачка напряжения эмиттер-база; на фиг,5 - непрерывный импульс прямого греющего эмиттерного тока; на фиг.6 - соответствующее непрерывному импульсу греющего тока . напряжение эмиттер-база.На временных диаграммах и в тексте приняты следующие обозначения;Ь - ток эмиттерэ; Ь, - амплитуда калибровочных импульсов эмиттерного тока;1 эп - амплитуда импульсов греющегоэмиттерного тока в пачке;эн - амплитуда непрерывного импульсагреющего эмиттерного тока;К- температурный коэффициент прямого напряжения эмиттер-база;1 - время;10 1 з-время задержкимомента измерениянапряжения эмиттер-база относительно начала импульса;Ткн - начальная температура транзистора при калибровке,15 Т,р - температура транзистора послевнешнего разогрева при калибровке;Ь Тл - приращение температуры перехода транзистора эа время протекания пачки импульсов греющего тока;20 ДТ- приращение температуры перехода транзистора за время протекания непрерывного импульса греющего тока;Ь Тм - максимальное допустимое приращение температуры перехода транзисто 25. ра при разогреве;Озб - прямое напряжение эмиттер-базатранзистора;Окн - начальное напряжение эмиттербаза при калибровке;Окр, напряжение эмиттер-база послевнешнего разогрева;Ь Оп - приращение напряжения эмиттер-база эа время протекания пачки импульсов греющего. тока;Ь Он - приращение напряжения эмиттер-база за время протекания непрерывно-.го импульса греющего тока;Ь Ом - максимальное допустимое приращение температуры перехода транзисто 40 ра при разогреве, .Способ осуществляется следующим образом,8 коллекторную цепь испытуемоготранзистора, например типа 2 Т 9136 АС,45 включенного по схеме с общей базой с эакороченным по переменному току выходом,имеющего начальную температуру корпусаТкнС подают постоянное напряжение30 В, в эмиттер - калибровочные импульсы50 прямого тока трапецеидальной формы сдлительностью 1 мкс, частотой следования1 кГц, амплитудой 1 эв=20 А и измеряют прямое напряжение эмиттер-база О, во времяпротекания импульсов эмиттерного тока с55 задержкой та=0,6 мкс от их начала (фиг,1,2).Затем осуществляют разогрев корпуса транзистора от внешнего источника тепла дотемпературы Тр=125"С, выдержку при этойтемпературе, измерение соответствующеготемпературе Т,р прямого напряжения эмиттер-база Окр и определение температурного коэффициента напряжения эмиттер-база по формулеК=(О,.-О.,) / (Т-т,.). После этого производят разогрев транзистора, имеющего начальную температуру корпуса 25 С, путем подачи на коллектор постоянного напряжения ЗОВ и в эмиттер - прямого греющего тока в виде пачек импульсов с амплитудой оп=20 А, длительностью импульсов 1 мкс, частотой следования импульсов 500 кГц, длительностью пачек 250 мкс, частотой следования пачек 100 Гц, При этом импульсы греющего тока в пачке равны по величине и форме калибровочным импульсам. В одинаковые фазы первого и последнего импульсов пачки с задержкой тэ=0,6.мкс от начала импульсов (как и при калибровке) производят измерение прямого напряжения эмиттер-база и определяют его приращение Ь Оп за время протекания пачки импульсов тока, которое затем сравнивают с максимальным допустимым значением Ь Ом, рассчитанным по формуле Ь Ом= ЬТмК, и по результату сравнения судят о тепловом сопротивлении транзистора,Экспериментальная проверка данного способа производилась на транзисторах типа 2 Т 9136 АС со снятыми крышками, что обеспечивало измерениетемпературы как косвенным, так и обеспечивающим высокую достоверность прямым методом по ИК-излучению, По сравнению с прямым методом погрешность измерения ЬТп для данного способа составила 1015 С, а погрешность измерения ЬТн для способа - прототипа - 3545 С (при ЬТп =120 Си ЛТн =120 С),Данный способ, как и известный не исключает искажений вершин импульсов О 6 иэ-за влияния помеховых факторов. Однако наличие идентичных искажений вершин импульсов Оэб при протекании пачки одинаковых импульсов греющего тока (фиг,3,4) практически не влияет на результат определения ЬТп по измеренному Ь Оп, так как происходит компенсация (вычитание) систематических погрешностей измерений Оэ 6, производимых в. одинаковые фазы импульсов, и измерения величина Ь Оп позволяет с высокой достоверностью судить о величине ЬТп и определять ее по формуле ЛТп= - Л Оп/К, в отличии от измерений при непрерывном импульсе греющего тока (фиг,5,6), когда искажения вершины импульса Озб в его начале и конце значительно отличаются и измеренная величина ЬОп не позволяет.достоверно судить о ЛТн.Таким образом. по сравнению с прототипом данный способ позволяет повысить5 достоверность контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов зэ счетисключения влияния помеховых факторов,вызывающих искажения формы вершин импульсов напряжения змиттер-базы: процес 10 сов накопления и рассасывания носителейзаряда в элементах структуры транзисторов, переходных процессов в паразитныхреактивных элементах внешней эмиттернойцепи,15 Использование данного способа позволяет также с высокой достоверностью одределять области максимальных импульсныхрежимов работы герметизированных транзисторов.20 Формула изобретенияСпособ контроля теплового сопротивления биполярных транзисторов, включающийвоздействие на транзистор постоянным коллекторным напряжением и калибровочны 25 ми импульсами эмиттерного тока, нагревтранзистора от внешнего источника тепла иизмерение приращения прямого падения напряжения эмиттер-база в момент протеканиякалибровочного импульса эмиттерного тока,30 определение температурного коэффициента прямого падения напряжения эмиттер-база, воздействие на транзистор постояннымколлекторным напряжением и греющимэмиттерным током и повторное измерение35 приращения прямого падения напряженияэмиттер-базэ и его сравнение с расчетныммаксимально допустимым значением, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышениядостоверности контроля, воздействие на40 транзистор греющим эмиттерным током производят путем подачи пачки импульсов постоянной частоты, при этом импульсы греющегоэмиттерного тока идентичны по амплитудеи форме импульсам калибровочного эмит 45 терного тока, измерение прямого падениянапряжения эмиттер-база в процессе повторного измерения его приращения осуществляют в моменты протекания первого ипоследнего импульсов греющего эмиттер 50 ного тока с той же задержкой относительноих переднего фронта, что и при первом измерении приращения прямого падения напряжением эмиттер-база, а температурныйкоэффициент прямого падения напряжения55 эмиттер-база и расчетное мэксимально-допустимое значение Ь Ом определяют из соотношенийК=(Окн-Окр)/(Ткр Ткн)1817046 Ткн, Ткр начальное и конечное значение температуры транзистора при протекании калибровочных импульсов эмиттерного тока соответственно;5 ЛТ - максимально допустимое приращение температуры перехода транзистора. ЛО= ЛТм К,ФИГ,1 Ф оставитель Г.Викинехред М.Моргентал тор С,Лисина акто аказ 172 1 ВНИИП Тиражрственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Рау изводственно-издательский комбинат "Пат где К- температурный коэффициент прямого падения напряжения;Охк, Охр - начальное и конечное значение прямого падения напряжения эмиттер-база при протекании калибровочных импульсов эмиуерного тока, соответственно; Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССая наб., 4/5нт". г, Ужгород. ул,Гагарина. 101