Устройство для регулирования температуры полупроводниковых приборов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее источник опорного напряжения, эле.мент сравнения, компаратор, генератор импульсов нагрева, генератор измерительного тока, блок синхронизации , полупроводниковый прибор , причем выход блока синхронизации подключен к входам синхронизации элемента сравнения, компаратора и генератора импульсов нагрева , один из электродов полупровод-никового прибора подключен к выходу генератора импульсов гагрева, а другой - к корпусу, отличающееся тем, что, с целью повышения кпди точности устройства, в него введен формирователь эталонного сигнала, первый вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, а второй вход - с вторьм выходом источника опорного напряжения, соединенного с первым входом компаратора, выход формирователя эталонного сигнала подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с вторьм входом компаратора и с выходами генератора импульсов нагрева и генератора измерительного тока, а выход - с входом управления генератора импульсов нагрева, вход пуск устройства регулирования соединен с входами запуска формирователя эталонного сигнала и блока синхронизации, вход остановки которого подключен к выходу компаратора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор .импульсов нагрева снабжен дополнительным выходом, к которому подключен третий электрод полупроводникового прибора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

69) (11) g(gg 0 05 9 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

nO PeWM ИЗОБРЕТЕНИЙ W O A (21) 3603798/24-24 (22) 10.06.83 (46) 15.12.84. Бюл. Ф 46 (72) Г.З. Резников (53) 62.50(088.8) (56) 1. Карп Ю.С. и др. Упрощенное измерение параметров полу роводниковых приборов при повьнпенной температуре. — "Автоматика и вычислительная техника", 1971, В с. 89-90.

2. Авторское свидетельство СССР

N 646278, кл. С Oi R 31/26, 1977 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее источник опорного напряжения, элемент сравнения, компаратор, генератор импульсов нагрева, генератор измерительного тока, блок синхронизации, полупроводниковый прибор, причем выход блока синхронизации подключен к входам синхронизации элемента сравнения, компаратора и генератора импулЬсов нагрева, один из электродов полупровод-. никового прибора подключен к выходу генератора импульсов гагрева, а

1 другой — к корпусу, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и точности устройства, в него введен формирователь эталонного сигнала, первый вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, а второй вход — с вторым выходом источника опорного напряжения, соединенного с первым входом компаратора, выход фор- мирователя эталонного сигнала подключен к первому входу элемента сравнения, второй вход которого соединен с вторьм входом компаратора и с выходами генератора импульсов нагрева и генератора измерительного тока, а выход - с входом управления генератора импульсов нагрева, вход пускг устройства регулирования соединен с входами saпуска формирователя эталонного сигнала и блока синхронизации, вход остановки которого подключен к выходу компаратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,-что генератор импульсов нагрева снабжен дополнительным. выходом, к которому подключен третий электрод полупроводни» кового прибора.

1129592

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования температуры при измерении параметров (0 зц, 6 1 и т,д,) структур полупровод никовых приборов, транзисторов, тиристоров, диодов при повышенной температуре °

Известно устройство для упрощенного измерения параметров полупроводниковых приборов при повышенной температуре, содержащее ключи, источник напряжения сравнения, устройство сравнения, генератор импульсов нагрева 31 3.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения допустимой мощности полупроводниковых приборов, содержащее источник напряжения сравнения, регулирующпй нуль-орган, генератор греющего тока, блок синхронизации (2 ).

Недостатками известных устройств являются пизкии КПД и точность последующих измерений параметров по лупроводниковых приборов. Время нагрева „ „, определяемое тепловой переходйой характеристикой структуры, является величиной переменной, так как оба устройства ре ализуют выход на заданное значение температуры транзисторной структуры в соответствии с функцией

Т ьфд Е (pppp ) при pppp сОпз1 ф где Т „ — заданная температура rieo рехода;

Р„ — мощность нагревающих импульсов; — время воздействия наearp грева.

Величина теплового сопротивления полупроводниковых приборов в одной партии имеет большой разброс, что приводит к большой вариации н,ц. -, а это, кроме снижения про- изводительности нагрева (КЦЦ) снижает точность последующего измерения параметров при повышенной температуре, так как при разном времени нагрева остывание за время измерения тоже носит случайный характер и не может быть сведено к учитываемой систематической погрешности, Цель изобретения — повышение КПД и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры полупроводниковых приборов, содержащее источник опор ного напряжения, элемент сравнения, компаратор, генератор импульсов на5 грена, генератор измерительного тока, блок синхронизации, полупроводниковый прибор, причем выход блока синхронизации подключен к входам синхронизации элемента сравнения, компаратора и генера. тора импульсов нагрева, один из электродов полупроводникового прибора подключен к выходу генератора импульсов нагрева, а другой — к корпусу, введен формирователь эталонного сигнала, первый вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, а второй вход — с вторым выходом источника опорного напряжения, соеди.= ненного с первым входом компаратора выход формирователя эталонного сигнала подключен к первому входу эле. мента сравнения, второй вход которого соединен с вторым входом комг5 паратора и с выходами генератора импульсов нагрева и генератора измерительного тока, а выход — с входом управления генератора. импуль30 сов нагрева,. вход пуска устройства регулирования соединен с входами запуска формирователя эталонного сигнала и блока синхронизации, вход остановки которого подключен к выходу компаратора.

Кроме того, генератор импульсов нагрева снабжен дополнительным выходом, к которому подключен третий электрод полупроводникового прибора.

На чертеже приведена блок-схема

40 предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь 1 эталонного сигнала, элемент

2 сравнения, источник 3 опорного напряжения, компаратор 4, генератор

5 импульсов нагрева, блок 6 синхронизации, генератор 7 измерительного тока, выход 8 генератора импульсов нагрева, дополнительный выход 9, корпус 10, полупроводниковый при50 бор 11.

Устройство работает следующим образом (работа устройства рассмотрена для случая, когда нагреваемым полупроводниковым прибором является транзистор).

С генератора 7 измерительного тока устанавливают начальное напряжение на полупроводниковом приборе

1129592

45

3 и равное, например, 0,5 В. бэ науч

Затем на первом выходе источника 3 опорного напряжения устанавливается напряжение нагрева 0н р„ =1, — о)

«(1 1К

5 где Т вЂ” заданная температу3 ра перехода, при которой необходимо измерить параметры полупроводниково,го прибора; — начальная темперао тура полупроводниковои структуры;

К вЂ” температурный коэф15 фициент температурозависимого параметра бэ1 (Т -1 ) — заданный градиент з о температуры.

На втором выходе источника 3 опорного напряжения устанавливается напряжение сравнения U

о)К. Напряжения

0„а и U поступают соответстСР венно на первый и второй входы формирователя 1 эталонного сигнала. Напряжение U с второго выхода источника опорного напряжения подается также на первый вход компаратора. На. выходе формирователя 1 эталонного сигнала формируется сигнал

"от= ср+ на. ® 1 где Х(т,) — заданная функция времени.

При использовании в качестве f(t) экспоненты с постоянной времени необходимо добавить еще (0,02...

0,1)Ондер, так как иначе ор+Онагр ()<

406 даже при времени нагрева Ф-ээээ. бэ нан

Таким образом, сигнал на выходе формирователя 1 равен

1 1

7 /

При этом перед подачей сигнала

"Пуск" (т. = 0) эт сР нат р 6э нач что обеспечивает плавность нагрева.

По сигналу "Пуск" блок 6 синхронизации включает формирователь 1 эталонного сигнала, при этом,Оэт 50 изменяется во времени по закону, ollтимальному для конкретного вида полупроводниковых приборов (в данном случае по экспоненте).

Одновременно блок 6 синхронизации 55 начинает периодически включать гене- . ратор 5 импульсов нагрева, выключая на это время компаратор 4 и элемент

2 равнения. Время работы генератора 5 импульсов нагрева значительно больше времени работы компаратсра 4 и элемента 2 сравнения.

t íäãð )э виэм где — время измерительной паузы. иэм

При этом импульсы с выхода блока б синхронизации обеспечивают реакцию элемента 2 сравнения и компаратора 4 только на измерительные импульсы. В течение всего времени нагрева выходной сигнал элемента

2 сравнения осуществляет изменение мощности импульсов нагрева, вырабатываемых генератором 5 импульсов нагрева в зависимости от отклонения текущего значения напряжения Об

;поступающего на вторбй вход элемента сравнения с выхода генератора 8 импульсов нагрева, от напряжения 0, поступающего на первый вход элемента 2 сравнения от форми. рователя 1 эталонного сигнала.В результате такого управления подводимой. мощностью обеспечивается изменение 0, а следовательно, и

Бэ тек температуры во времени по требуемому закону и достижение заданной температуры нагрева в течение определенного времени, т.е. реализуется выход на заданное значение температуры транзисторной структуры в соот ветствии с функцией

f (P) llPy Ф = СовМ ° за*- наГР

При достижении заданной температуры U =U на выходе компаратоБэ тек ср ра 4 появляется сигнал, который выключает блок 6 синхронизации и выдает сигнал на включение измерителя параметров полупровоцникового прибора при заданной температуре.

Подставляя Оэт =U в формулу (1) и решая уравнение относительно времени нагрева t, получаем E= tfn 11.

Таким образом, время нагрева полупроводникового прибора с помощью предлагаемого, устройства с использованием введенного формирователя не зависит от градиента температуры нагрева и определяется только параметрами формирующей цепи. Это повышает производительность нагрева и точность последующих измерений параметров полупроводниковых приборов за счет сведения погрешности от остывания к учитываемой систематической погрешности.

9592

112

Составитель Г. Крейман

Техред П.Коцюбянк КорректорЕ. Сирохман

Редактор М. Келемеш

Заказ 9452/38 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формирователь 1 эталонного сигнала реализован в виде сумматора на операционном усилитеге с зарядноразрвдной РВ-цепью на входе, формирующей экспоненциальную зависимость выходного сигнала от времени.

Генератор 5 импульсов нагрева представляет иэ себя генератор тока, выход которого соединен с выходом 8 генератора, управляемый выходным сигналом элемента сравнения, и источник напряжения, соединенный с дополнительным выходом 9. И генератор тока и источник напряжения синхронизируются сигналом с блока 6 синхронизации. При этом в случае нагрева полупроводникового прибора с двумя питающими электродами (диод, 6 тиристор и т.д.) используется только выход 8, а при нагреве полупроводникового прибора с тремя электродами (транзистора) — используются оба выхода генератора импульсов нагрева.

Использование предлагаемого устройства для нагрева структур полупроводниковых приборов до задан10 ной температуры с целью последующего измерения их параметров при повышенной температуре позволяет уменьшить время нагрева примерно в 2 раза, соответственно повысив

КПД, снизить погрешность нагрева до +2 С и значительно повысить точо ность последующих измерений параметров полупроводниковых приборов.