Способ определения теплового сопротивления переход корпус полупроводниковых диодов

ОПИСАНЛЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕИТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Ульяновский политехнический институт(73) Ульяновский политехнический институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД - КОРПУС ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ(5 Ц Б 001 в 312 б водниковых диодов. Сущность изобретения: на диод подают греющие импульсы тока, амплитуда которых модулируется по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени переход-корпус данного вида диодов В промежутках времени между действием греющих импульсов тока поддерживают начальный ток диода Выделяют и измеряют переменные составляющие огибающей напряжения и мощности. 2 ил.Изобретение относится к технике измерения параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на входноми выходном контроле качества и для оценкиих температурных запасов, 5Известен метод измерения тепловогосопротивления переход-корпус диодов с использованием зависимости прямого напряжения диода от температуры при разогревеего импульсами прямого тока, заключающийся в том, что исследуемому диоду задают небольшой по величине прямойначальный ток нач, исключающий саморазогрев диода, подают на диод греющие импул ьсы прямого тока, измеряютрассеиваемую в диоде мощность и измеряют изменение прямого напряжения диода,используемого в качестве температурочувствительного параметра Отп.Недостатком способа являетсябольшая 20погрешность измерения амплитуды импульса напряжения Отп, изменяющегося по экспоненциальному закону, а такжепогрешность, вызванная влиянием Остаточного потенциала на диоде спадающего во 25времени после окончания действия греющего импульса тока (см. Например, ВикулинИЛ 4., Стафеев В.И, Физика полупроводниковых приборов, - М.; Сов.радио, 1980, с,51). В этом случае гроисходит уменьшение Э 0амплитуды напряжения Отп (см, ГОСТ19656,18-84) Диоды полупроводниковыеСВЧ, Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсноготеплового сопротивления, с. 15, 16), Для устранения этой погрешности в известномспособе необходимо увеличить начальныйток диода нач, однако такое увеличение приведет к потере чувствительности при измерении измонения напряжения Отп эа счет 40резкого увеличения крутизны ВАХ диода,иизмерение амплитуды импульса Отп аппара.,ными средствами, применяемыми в известном способе, сделаетсч невозможным,Цель изобретения - повышение точности измерения теплового сопротивленияПЕРЕХОД-КОРПУС ДИОДОВ,Цель достигается тем, что на контролируемый диод подают греощие импульсы тока, а в промежутке времени между ними ПРОПУСКаЮГ ПОСТОЯНнцй НаЧЗЛЬНЦй ТОК нач в прямом направлении от источника тока, создающим падение напряжения на диоде, используемого в качестве электрического температурочувствительного параметра, при этом амплитуда греющих импульсов тока изменяют(модулируют) по гармоническому закону с известным периодом Тм, превышающем на порядок тепловую постоянную времени т т,п-к переход-корпус данного типа диодов, а начальный ток диоданач поддерживается постоянным, выделяют огибающую напряжения температурочувствительного параметра и измервот ее амплитуду на частоте модуляции Им(2 л Тм) ,Для повышения точности измерения амплитуду напряжения измеряют с помощью селективного вольтметра.Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Амплитуда прямоугольных греющих импульсов тока (см. фиг. 2 а), протекающих через диод в прямом направлении, модулируется по гармоническому закону, Напряжение на диоде в момент действия греющих импульсов тока будет изменяться по периодическому законуО = утпЕАм+ о) /о),где рт - температурный потенциал;о - Обратный ток диода;Ам - ток разогрева диода.В результате можно показать, что греющая мощность будет изменяться по гармоническому закону видаР(т) = Рср+ ЬРСОзйм 1 (2) где ЬР - амплитуда модуляции греющей мощности, которая определяется произведением действующего значения огибающей токана действующее значение огибающей напряжения О;ЬР= О, Р)НВЧаЛЬНЦЙТОКДИОДд нач, ПРОТЕКаЮЩИй в промежутках времени между действиями греющих импульсов тока, поддерживается постоянным и под действием переменной греощей мощности за период модуляции Тм создает переменное падение напряжения Отп на диоде.Выбирая период модуляции Тм из условия Ут,к-с Тм ю т.п-к, где т т,к-с - тепловая постоянная времени корпус-среда диода, а также период следования греющих импульсов тока Ттт,п-к, напряжение Огп будет отслеживать изменение греющей мощнбсти ЛР. Измерение реющей мощности ЬР можно осуществить ограничивая ток и напРЯжение на УРовне огр и Оогр (см. фиг, 2 а и 2 б). Тогда измеряя выделанную амплитуду переменной составляющей температурочувствительного параметра Отп на частоте модуляции й и измеряя изменение греющей мощности диода, нетрудно определить величину теплового сопротивления переход-корпус Ят.п-к:Йт.п-к = Отп Кт ЬР,где ЬР - изменение греющей мощности;2003128 Кт - известный температурный коэффициент напряжения температурочувствительного параметра.Для увеличения полезного сигнала, аследовательно и точности измерения, необходимо длительность греющих импульсовтока выбирать из условия Тти Т/2 и(или) .увеличивать глубину модуляции тока,Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого показана на фиг, 1, аэпюры, поясняющие работу устройства, нафиг. 2.Устройство содержит исследуемый диод ИД, источник начальноготока 1, источник 15греющего тока 2, генератор управляющихимпульсов 3, усилитель-ограничитель 4,вольтметр действующего значения 5, осциллограф 6, инвертиру 1 ощий усилитель-ограничитель 7, детектор 8, селективный 20вольтметр 9, токосьемный низкоомный резистор В, электронный коммутатор тока К 1и коммутатор К 2.Способ осуществляют на примере этогоустройства следующим образом. 25На один вход электронного коммутатора К 1 поступает начальный ток Ьч диода систочника тока 1, на второй вход поступаетгреющий ток диода с источника 2, изменяющийся по гармоническому закону с частотой 30й и имеющий положительное постоянноесмещение. Коммутатор К 1 переключается счастотой следования греющих импульсовтока генератором управляющих импульсов3, С выхода коммутатора К 1 греющие импульсы тока, модулированные по амплитуде(см, фиг. 2 а) поступают на последовательно 40 сопротивления по полученным значениям, . отличающийся тем, что амплитуду грею- щих импульсов тока модулируют по гармоническому закону с периодом, на порядок большим тепловой постоянной времени45 переход - корпус для данного типа диодов, а при измерении падения напряжения на диоде и опоеделении греющей мощности измеряют и определяют амплитуду переменной составляющей с частотой модуля 50 ции соответствующих величин,Формула изобретения СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД - КОРПУС ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ, включающий подачу на контролируемый диод греющих импульсов тока, в промежутках , между которыми через диод пропускают постоянный начальный ток и измеряют падение напряжения на диоде, а таске определение греющей мощности и теплового соединенные исследуемый диодИД и токосьемный резистор Й. Импульсы тока на токосьемном резисторе й преобразуются в импульсы напряжения, которые через контакты коммутатора К 2.1 подаются на усилитель-ограничитель 4 и вольтметр действующего значения 5. Резистор В закорачивается контактами коммутатора К 2,2 при измерениипадения напряженияОид в момент протекания греющих импульсов тока, которое также через контакты коммутатора К 2,1 поступает на усилитель-ограничитель 4 и вольтметр 5, Усилйтель-ограничитель 4 ограничивает снизу измеряемый сигнал на величину наименьшей амплитуды огибающей греющего тока огр (см. фиг. 2 а) и напряжения на диоде 00 гр (см, фиг. 2 б). Тогда, приняв коэффициент усиления усилителя 4 равным единице, значение изменения греющей мощности ЛР будет равно произведению показаний вольтметра 5 при измерении действующего значения тока и наггряжения ЬР = Ю. Осциллограф б предназначен для контроля смещения тока и напряжения греющей мощности. Инвертирующий усилитель-ограничитель 7 выделяет напряжение температурочувствительного параметра Отп при законченном резисторе В (см. фиг. 2 в). Это напряжение детектируется детектором 8 и измеряется селективным вольтметром 9 на частоте модуляции.(56) ГОСТ 19656.15-84. Диоды полупроводниковые СВЧ. Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления, с. 4, 2003128