Устройство для определения предельных тепловых режимов транзистора

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕФНЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТРАНЗИСТОРА , содержащее источник напряжения сравнения , источник измерительного тока, соединенный одним полюсом с эмиттером, а вторым - с общей, шиной, транзистора, источник греющей мощности, включенный между эмиттером и коллектором транзи стора, первый управляюишй вход истЪчника греющей мощности соединен с первыт вы-, ходом блока управления и синхронизации , а второй управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого включен между эмиттером и базой транзистора, о т л и- . чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в него введены переменный резистор , пиковьЕлй детектор, .электронный переключатель, сумматор и ждущий мультивибратор, при этом вход пикового детектора включен параллельно переменнсму резистору, включенному между общей шиной и базой транзистора , выход пикового детектора соединен с первым входом электронного переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а его выход | соединен с первым входом сумматора, (Л второй вход которого соединен с выходом источника..напряжения сравнения, с а выход - с вторым входом блока сравнения, второй выход блока управления и синхронизации соединен с входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя.

ССЮЭ GOBETCHHX

ОШ

РЕСПУВЛИН

„„SU 1968 А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3397018/18-21 (22) 11.02,82 (46) 15.09.83. Вюл. Р 34 (72) С. Г. Бузыкин (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.382.3(088.8) (56) 1. IEEE Trsnsactions vol ED->49 8, 1976, р, 835. ции, а второй управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, пер.вый вход которого включен между эмиттером и базой транзистора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены переменный резистор, пиковьиюй детектор, электронный переключатель, сумматор и ждуший мультивибратор, при этом вход пикового детектора включен параллельно переменному резистору, включенному между общей шиной и базой транзистора, выход пикового детектора соединен с первым входом электронного переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а его выход Е соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника, напряжения сравнения, а выход -. с вторым входом блока сравнения, второй выход блока управления и синхронизации соединен с Я входом ждущего мультивибратора, выход которого соединен с управляющим входом электронного переключателя.. 2. Авторское свидетельство СССР

9 646278, кл . G 01 R 31/26, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ТРАНЗИСТОРА, содержащее источник напряжения сравнения; источник измерительного тока, соединенный одним полю-сом с эмиттером, а вторым — с общей шиной,. транзистора, источник греющей мощности, включенный между эмиттером и коллектором транзистора, первый управляющий вход источника греющей мощности соединен с первым вы-. ходом блока управления и синхронизаПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ,, - : /

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ . -. -- .. /

1041968

Кзебретение относится к измери= тельной технике, а именно к технике измерений предельно допустимых параметров транзисторов.

Известно устройство для определения предельных тепловых режимов транзисторов, одержащее источник измерительного тока и источник греющей мощности, подключенный к эмиттеру испытуемого транзистора через электронный ключ, управляемый от блока синхронизации, и устройство индикации, вход которого соединен с эмиттером испытуемого транзистора (ij .

Недостатком данного устройства является отсутствие автоматизации, а следовательно и большая трудоемкость измерений, поскольку устройство индикации может лишь указать на превышание напряжением эмиттер— база величины, соответствующей задайной температуре кристалла транзистора, а изменение режима работы транзистора приходится делать вручную. По этой же причине ус ройство не работоспособно в режиме "горячих пятен" (область неравномерного распределения тока).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения допустимой мощности полупроводниковых приборов, содержащее источник напряжения сравнения, источник измерительного тока, соединенный одним полюсом с эмиттером транзистора, а вторым — с общей шиной транзистора, источник греющей мощности, включенный между змиттером и коллектором транзистора, первый управляющий вход источника греимей мощности соединен с первым выходом блока управления и синхронизации, а второй управляющий рходс выходом блока давления, первый вход которого включен между эмитте.ром и базой транзистора t2) .

Однако данное устройство не работоспособно в,режиме, характеризующемся большой неравномерностью протекания тока эмиттера по площади структуры (режим "горячих пятен" или граница вторичного пробоя), вследствие того, что распределение температуры по площади кристалла в этом режиме становится резко неравномерным, а напряжение на переходе эмиттер - база. соответствует усредненной температуре, которая может сущест» венно (до нескольких десятков и даже сотен градусов) отличаться от температуры горячего пятна" . В то же время граница вторичного пробоя

t об» весьма оущественно ограничивает о ласть безопасных режимов транзистоР ф а а ее превышение приводит к быстрому выходу транзистора из строя.

Для определения границы втоРичного пробоя пришлось бы применить дополнительные установки, что сильно ус-. ложняет измерительную установку, а также усложняет процедуру измере5 ния.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства.

Укаэанная цель достигается тем, 10 что в устройство для определения тепловых режимов транзистора, содержащее источник напряжения сравнения, источник измерительного тока, соединенный одним. полюсом с эмиттером, а вторым - с общей шиной. транзистора, источник греющей мощности, включейный между эмиттером и коллектором транзистора, первый управляющий вход источника греющей мощности со;единен с первым выходом блока управления и синхронизации, а второй управляющий вход соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого включен между эмиттером и базой транзистора, введены переменный резистор, пиковый детектор, элект. ронный переключатель, сумматор и . ждущий мультивибратор, при этом вход пикового„детектора включен. параллельно переменному резистору, включенноЗО му между общей шиной и базой транзистора, выход пикового детектора соединен с первым входом электронного переключателя, второй вход которого соединен с общей шиной, а его

35 выход соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника напряжения сравнения, а выход — с вторым входом блока сравнения, второй выход блока

4р управления и синхронизации соединен с входом ждущего мультивибратора, . выход которого соединен с. управляющим входом электронного перекличателя.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит испытуемый транзистор 1, источник 2 греющей мощности, состоящий из управляемых источников тока и напряжения, источ50 .ник 3 измерительного тока, блок 4 сравнения, блок 5 управления и синхронизации, переменный резистор б, пиковый детектор 7, электронный переключатель 8, сумматор 9, источник

55 10 напряжения сравнения и ждущий мультивибратор 11.

Ток источника 2 греющей мощности под действием блока 5 управления и синхронизации периодически прерыва60 ется на короткий промежуток времени, и через транзистор протекает малый измерительный ток. Напряжение и ток источника греющей мощности под действием сигнала блока 5

g5 увеличивается до тех пор, пока на1041968 пряжение эмиттер - база транзистора в отсутствие греющего тока не станет равным задающему напряжении. Однако в устройстве напряжение не явля-. ется постоянной величиной, а периодически, синхронно с греющим током, меняется от одного уровня до друго- го, причем начиная с момента сброса греющего тока в течение определенного промежутка времени это напряжение равно сумме напряжения пропорциональ- 10 ного пиковому значению тока базы. и напряжения сравнения, а затем только этому напряжению. При сбросе эмиттерного тока избыточный заряд иеосновных носителей рассасывается по. базовой цепи и в ней некоторое время протекает большой ток, величина ко-. торого пропорциональна протекавшему до момента сброса току эмиттера.

Этоъ ток создает падение напряжения на внутреннем распределенном сопро» тивлении базы, что проявляется в появлений на осциллограмме напряжения эмиттер - база выброса. Обычно в аналогичных устройствах этот элект-2д рический переходной процесс игнорируется, а все измерения производят после его установления. Однако указанный.пик напряжения несет информа цию о степени локализации тока в транзисторе и может быть использо ван как индикатор возникновения режима "горячих пятен". Указанное падение напряжения пропорционально величине внутреннего сопротивления бары, которое, в свою очередь, про- 35 порционально эффективной площади эмиттера, по которой протекает ток в данном режиме. Таким образом, при« ращение амплитуды выброса пропорционально степени концентрации тока 40 в транзисторе, и,.если напряжение эмиттер — база в блоке 4 сравнивать с напряжением, равным сумме постоянНоА величины и величины, меняющейся пропорционально пиковому значению 45 тока базы, то срабатывание, блока 5 будет происходить при определенной степени концентрации тока в транзисторе, т.е. Указывать на возникновение ре а " рячих пятен". в у т- 50 ройстве напряжение пропорциональное пиковому значению тока базы снимается с выхода пикового детектора 7, подключенного к переменному резистору 6, включенному в базовую цепь.

Меняя величину этого резистора можно задавать.предельнув величину степени концентрации. После завершения переходного процесса в базе напряжение сравнения необходимо сде-. лать равным напряжению эмиттер — 60 база, соответствующему предельнс допустимой температуре кристалла транзистора. Эту функцию выполняет ждущий мультивибратор 11, запускавщийся от блока 5 управления и синхронизации, длительность импульса которого устанавливают равной времени установления переходного процесса в базе.

Устройство работает следующим образом.

Под действием блока 5 прерывается ток источника 2 греющей мощности и в эмиттерной цепи транзистора 1 протекает ток источника 3. ОдновреС менно со сбросом эмиттерного тока блок 5 запускает ждущий мультивибратор 11 и под действием его сигнала переключается электронный переключатель 8. При этом напряжение равное пиковому значению падения на пряжения на переменном резисторе 6, продетектированное пиковым детектором

7,поступает на один из входов сумматора 9, на второй вход которого no— стоянно подается напряжение источника 10. Сумма этих напряжений с выхода сумматора 9 подается на блок

4, где сравнивается с напряжением змиттер - база.. Через определенное время мультнвибратор 11 возвращает переключатель 8 в исходное состояние

;и на блок 4 передается только напря-" .жение источника 10. Блок 5 увеличивает ток (либо напряжение) источника 2 до тех пор, пока не будет достигнут один из двух уровней сравнения, после чего величины тока и напряжения фиксируются как предельные.

Таким образом, если напряжение на выходе детектора 7 выбрано соответствующим амплитуде выброса напряжения эмиттер — база при предельно допустимой степени концентрации тока в транзисторе, длительность импульса ждущего мультивибратора больше или равна времени рассасывания заряда в базе транзистора, и напряжение источника 10 соответствует предельно допустимой температуре кристалла транзистора, то предлагаемое устройство определяет максимально допустимые режимы транзистора практически во всем допустимом диапазоне токов и напряжений на нем, т,е. устройство обладает. более широкими функциональными возможностями, а также упрощает процедуру йзмереиий, поскольку никаких видоизменений схемы при переходе иэ одно го режима в другой не требуется.

1041968

Составитель В. Карпов

Редактор Л. Веселовская Техред A.Áàáèíåö

Корректор Ю. Макаренко

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7121/46 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5