Способ определения теплового сопротивления переход-корпус транзисторов с полевым управлением

Авторы патента:

Беспалов Николай Николаевич (RU)

Лысенков Алексей Евгеньевич (RU)

G01R31/26 - испытание отдельных полупроводниковых приборов (измерение содержания примесей G01N)

Владельцы патента RU 2516609:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" (RU)

Изобретение относится к измерению тепловых параметров компонентов силовой электроники. Сущность: прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы в открытом состоянии. В процессе нагрева в моменты времени прерывают протекание греющего тока и, пропуская через прибор измерительный ток, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра и температуры корпуса. Периодически измеряют и запоминают значения греющего тока и вызываемого им падения напряжения на приборе. Вычисляют среднюю мощность, выделяемую прибором в интервале времени. С момента времени до момента времени сравнивают вычисленную среднюю мощность потерь на n-м интервале измерения с предварительно установленной максимально допустимой для прибора рассеиваемой мощностью. Когда значение меньше, равно или больше P_MAX, соответственно, увеличивают, оставляют неизменным или уменьшают среднее значение греющего тока. По достижении температурой корпуса прибора заданного максимума в момент полностью прерывают протекание греющего тока. Через прибор пропускают измерительный ток и измеряют и запоминают значение термочувствительного параметра. В режиме естественного охлаждения по достижении термодинамического равновесия в момент времени измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра и температуры корпуса прибора. Рассчитывают тепловое и переходное тепловое сопротивления переход-корпус. Технический результат: повышение точности, снижение временных затрат. 1 ил.

Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров компонентов силовой электроники, в частности силовых полупроводниковых приборов, включающих в себя МДП-транзисторы и биполярные транзисторы с изолированным затвором, и может быть использовано для контроля их качества.

Известен способ определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении, заключающийся в том, что полупроводниковый кристалл нагревают путем пропускания через него постоянного тока I₀ заданной амплитуды и в процессе нагревания измеряют значение его термочувствительного параметра, в качестве которого используют прямое падение напряжения на кристалле U_П и одновременно измеряют температуру основания корпуса T_C прибора в выбранной точке. Запоминают эти значения, получая их зависимости от времени t. Прекращают нагрев полупроводникового кристалла при достижении температуры T_C заданного значения и в режиме естественного охлаждения при подаче на кристалл коротких измерительных импульсов тока с амплитудой, равной значению постоянного греющего тока I₀, и скважностью, не влияющими на тепловое равновесие прибора, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра и температуры основания корпуса, получая зависимости U_П(t) и T_C(t) на интервале охлаждения. При этом длительность интервала охлаждения выбирают из условия безусловного выполнения t>3τ, где τ - наибольшая тепловая постоянная конструкция прибора, определяют момент динамического равновесия на интервале нагрева и по полученным зависимостям вычисляют тепловое сопротивление переход-корпус (RU 2240573, МПК G01R 31/26, опубл. 20.11.2004).

Недостатками известного способа являются:

1. Сложное техническое решение реализации способа, обусловленное необходимостью использования источника греющего постоянной тока с малыми значениями пульсаций, что обуславливает применение мощного и высокоточного источника постоянного тока, а также источника измерительных импульсов тока с амплитудой, равной величине греющего постоянного тока, что также требует мощного и высокоточного источника импульсного тока.

2. Сложность реализации обработки результатов измерения, обусловленная применением аппроксимации экспоненциальными функциями снятой точечной временной зависимости напряжения на испытуемом приборе в процессе нагрева и нахождения точных значений коэффициентов аппроксимации с корреляцией по методу наименьших квадратов, являющихся тепловыми параметрами полупроводниковых приборов, что требует длительного итерационного процесса определения теплового сопротивления.

3. Упущение того факта, что в процессе нагрева изменяется выделяемая прибором мощность потерь вследствие изменения значения прямого падения напряжения на приборе при увеличении температуры кристалла прибора, что приводит к увеличению погрешности определения теплового сопротивления.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении, заключающийся в том, что через испытуемый прибор пропускают постоянный измерительный ток I_measure заданной величины. В начальном термодинамическом равновесии в момент времени t₀ измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра u_hc(t₀) и температуры корпуса T_C(t₀). С момента времени t₁ до момента времени t₂ нагревают прибор током i_heat произвольной формы. В процессе нагрева в моменты времени $t_{h e a t_{i}^{(n)}}$ n-го интервала измерения и запоминания термочувствительного параметра $u_{h c} (t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ измеряют и запоминают значения тока $i_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ , вычисляют среднюю мощность n-го интервала измерения потерь $P_{t o t_{n}}$ . С момента времени t₁ величину греющего тока i_heat увеличивают от минимальной, равной величине постоянного измерительного тока I_measure, и при сравнении вычисленной средней мощности потерь на n-м интервале измерения $P_{t o t_{n}}$ с предварительно установленной максимально допустимой мощностью P_MAX прекращают увеличивать греющий ток i_heat, продолжая процесс нагрева. В момент t₁ прерывают протекание греющего тока i_heat, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра u_hc(t₂) от протекания постоянного измерительного тока I_measure и температуры корпуса T_C(t₂). После момента времени t₂ в режиме естественного охлаждения по достижении термодинамического равновесия в момент времени t₃ измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра u_hc(t₃) и температуры корпуса прибора T_C(t₃) и рассчитывают тепловое сопротивление переход-корпус (RU 2300115, МПК G01R 31/26, опубл. 27.05.2007).

Недостатками известного способа являются:

1. Способ не может быть использован для определения теплового сопротивления полевых транзисторов, поскольку опирается на линейную температурную зависимость прямого падения напряжения на токопроводящем канале, в то время как у полевого транзистора данная зависимость имеет нелинейный характер.

2. Способ не учитывает того факта, что после достижения вычисленной средней мощностью потерь на n-м интервале измерения $P_{t o t_{n}}$ предварительно установленной допустимой мощности P_MAX при дальнейшем нагревании прибора неизменным током i_heat выделяемая прибором мощность будет меняться в соответствии с изменением падения напряжения на кристалле, что может привести при уменьшении падения напряжения на кристалле - к увеличению времени определения теплового сопротивления, а при увеличении - к отказу испытуемого прибора.

3. В способе не представлена возможность определения переходного теплового сопротивления переход-корпус Z_thjc.

Технический результат заключается в обеспечении возможности определения теплового и переходного теплового сопротивлений переход-корпус транзисторов с полевым управлением, в частности, МДП-транзисторов и биполярных транзисторов с изолированным затвором, увеличение точности определения теплового сопротивления, снижении временных затрат на весь процесс измерения.

Технический результат достигается тем, что в способе определения теплового сопротивления переход-корпус транзисторов с полевым управлением, заключающемся в том, что через прибор в открытом состоянии предварительно пропускают измерительный ток, в начальном термодинамическом равновесии в момент времени t₀ измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра, в качестве которого используют падение напряжения на приборе в открытом состоянии u_j(t₀) и температуры корпуса T_C(t₀) в выбранной точке, с момента времени t₁ до момента времени t₂ прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы i_heat(t) в открытом состоянии, в процессе нагрева в моменты времени $t_{h e a t^{(n)}}$ прерывают протекание греющего тока i_heat и, пропуская через прибор измерительный ток, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра $u_{j} (t_{h e a t^{(n)}})$ и температуры корпуса $T_{C} (t_{h e a t^{(n)}})$ , в интервалах времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ периодически измеряют и запоминают значения греющего тока $i_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ и вызываемого им падения напряжения на приборе $u_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ , вычисляют среднюю мощность $P_{t o t_{n}}$ , выделяемую прибором в интервале времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ , с момента времени t₁ среднее значение греющего тока i_heat увеличивают от минимального, равного значению измерительного тока, и при сравнении значения вычисленной средней мощности потерь на n-м интервале измерения $P_{t o t_{n}}$ с предварительно установленной максимально допустимой мощностью P_MAX прекращают увеличивать среднее значение греющего тока i_heat и продолжают процесс нагрева, по достижении температуры корпуса прибора заданного максимального значения $T_{C_{M A X}}$ в момент t₂ полностью прерывают протекание греющего тока i_heat, через прибор пропускают измерительный ток и измеряют и запоминают значение термочувствительного параметра u_j(t₂), после момента времени t₂ в режиме естественного охлаждения по достижении термодинамического равновесия в момент времени t₃, выбираемый из условия безусловного выполнения t₃>>t₂+3τ, где τ - тепловая постоянная конструкции прибора, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра u_j(t₃) при протекании измерительного тока и температуры корпуса прибора T_C(t₃), после чего рассчитывают тепловое сопротивление переход-корпус R_thjc, на протяжении всего процесса определения теплового сопротивления переход-корпус управляемых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении значения термочувствительного параметра u_j измеряют при пропускании через прибор импульса измерительного тока заданной амплитуды, длительность которого не влияет на термодинамическое состояние прибора, при подаче импульса напряжения заданной амплитуды на управляющий электрод прибора и по окончании переходного процесса, с момента времени t₁ до момента времени t₂ сравнивают вычисленную среднюю мощность $P_{t o t_{n}}$ , выделяемую прибором за интервал времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ , с предварительно установленной максимально допустимой для прибора рассеиваемой мощностью P_MAX и, когда значение $P_{t o t_{n}}$ меньше, равно или больше P_MAX, соответственно, увеличивают, оставляют неизменным или уменьшают среднее значение греющего тока, тепловое сопротивление переход-корпус рассчитывают как:

$R_{t h j c} = \frac{\frac{\lg (u_{j} (t_{2})) - \lg (u_{j} (t_{0}))}{a} + T_{C} (t_{0}) - T_{C_{M A X}}}{P_{t o t_{У С Т}}}$ ,

где: u_j(t₂) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в момент прекращения протекания греющего тока;

u_j(t₀) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в его начальном термодинамическом равновесии;

$T_{C_{M A X}}$ - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в момент прекращения протекания греющего тока;

T_C(t₀) - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в его начальном термодинамическом равновесии;

$P_{t o t_{У С Т}}$ - среднее значение мощности потерь в установившемся тепловом режиме в процессе нагрева;

a - коэффициент, рассчитываемый по формуле:

$a = \frac{\lg (u_{j} (t_{3})) - \lg (u_{j} (t_{0}))}{T_{C} (t_{3}) - T_{C} (t_{0})}$ ,

где: u_j(t₃) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в состоянии термодинамического равновесия в режиме охлаждения;

T_C(t₃) - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в состоянии термодинамического равновесия в режиме охлаждения;

при этом переходное тепловое сопротивление переход-корпус рассчитывают как:

$Z_{t h j c} (t_{h e a t^{(n)}}) = \frac{\frac{\lg (u_{j} (t_{h e a t^{(n)}})) - \lg (u_{j} (t_{0}))}{a} + T_{C} (t_{0}) - T_{C} (t_{h e a t^{(n)}})}{P_{t o t_{n}}}$ ,

где: $u_{j} (t_{h e a t^{(n)}})$ - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в момент времени $t_{h e a t^{(n)}}$ в процессе нагрева прибора; $T_{C} (t_{h e a t^{(n)}})$ - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в момент времени $t_{h e a t^{(n)}}$ в процессе нагрева; $P_{t o t_{n}}$ - средняя мощность потерь, выделяемая прибором за интервал времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ .

Способ осуществляется следующим образом. Через испытуемый прибор в открытом состоянии предварительно пропускают импульс измерительного тока, измеряя и запоминая по окончании переходных процессов в момент времени t₀ значения термочувствительного параметра и температуры корпуса T_C(t₀) в выбранной точке корпуса прибора.

Длительность и амплитуда импульса тока выбираются таким образом, чтобы его протекание не влияло на термодинамическое равновесие прибора. Для измерения температуры корпуса T_C выбирают точку, расположенную под центром полупроводникового кристалла либо в центре основания корпуса.

В качестве термочувствительного параметра используют прямое падение напряжения на кристалле в открытом состоянии прибора u_j при заданном падении напряжения на управляющем электроде. Температурная зависимость данного параметра имеет нелинейный характер, однако в логарифмическом масштабе зависимость приобретает линейный вид (Беспалов Н.Н. Сравнительный анализ термочувствительных параметров мощных МДП-транзисторов / Н.Н.Беспалов, А.Е.Лысенков // Электроника и информационные технологии - 2011 выпуск 2 (11). 2012. URL: http://fetmag.mrsu.ru/2011-2/pdf/thermosensitive_parameters.pdf (дата обращения 06.02.2012) - 04201100067/0028).

С момента времени t₁ до момента времени t₂ прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы i_heat(t) в открытом состоянии. В процессе нагрева в моменты времени $t_{h e a t^{(n)}}$ прерывают протекание греющего тока i_heat и, пропуская через прибор измерительный ток, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра $u_{j} (t_{h e a t^{(n)}})$ и температуры корпуса $T_{C} (t_{h e a t^{(n)}})$ .

В интервалах времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ периодически измеряют и запоминают значения греющего тока $i_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ и вызываемого им падения напряжения на приборе $u_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ и вычисляют среднюю мощность $P_{t o t_{n}}$ , выделяемую прибором в интервале времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ как:

$P_{t o t n} = \frac{E_{n}}{t_{h e a t^{(n + 1)}} - t_{h e a t^{(n)}}}$ ,

где: E_n - энергия электрических потерь в полупроводниковом приборе в интервале времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ при протекании греющего тока, определяемая как:

$E_{n} = \sum_{i = 1}^{m_{n}} \frac{u_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}}) \cdot i_{h e a t} (t_{h e a t_{i}^{(n)}}) + u_{h e a t} (t_{h e a t_{i + 1}^{(n)}}) \cdot i_{h e a t} (t_{h e a t_{i + 1}^{(n)}})}{2} \cdot (t_{h e a t_{i + 1}^{(n)}} - t_{h e a t_{i}^{(n)}})$ ,

где: m_n - количество измерений в интервале времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ , причем $t_{h e a t^{(n)}} = t_{h e a t_{1}^{(n)}}$ , а $t_{h e a t^{(n + 1)}} = t_{h e a t_{m_{n}}^{(n)}}$ .

Амплитуду и форму греющего тока i_heat определяют исходя из условия, что мощность потерь, выделяющаяся в кристалле полупроводникового прибора, не должна превышать максимальную среднюю мощность потерь P_MAX, а температура основания корпуса T_C удовлетворяет условию ограничения температуры перехода $T_{j} < T_{j_{_{M A X}}}$ , где $T_{j_{_{M A X}}}$ - максимально допустимая температура перехода, которая не превышает предельной температуры с запасом 20-30°С. Максимальная средняя мощность потерь определяется как:

$P_{M A X} = \frac{k \cdot T_{j} - T_{C}}{R_{t h j c (Т У)}}$ ,

где: k - коэффициент запаса температуры кристалла, выбранный из условия k<1;

R_thjc(ТУ) - предполагаемое или известное из технических условий (ТУ) или справочных данных значение теплового сопротивления.

С момента времени t₁ до момента времени t₂ сравнивают вычисленную среднюю мощность $P_{t o t_{n}}$ , выделяемую прибором за интервал времени $t_{h e a t^{(n)}} - t_{h e a t^{(n + 1)}}$ , с предварительно установленной максимально допустимой для прибора рассеиваемой мощностью P_MAX и, когда значение $P_{t o t_{n}}$ меньше, равно или больше P_MAX соответственно, увеличивают, оставляют неизменным или уменьшают среднее значение греющего тока. Отключение подачи греющего тока производят в момент времени t₂ при достижении температуры корпуса полупроводникового прибора 80-90°С, после чего через прибор пропускают измерительный ток и измеряют и запоминают значение термочувствительного параметра u_j(t₂).

В режиме естественного охлаждения температура полупроводникового прибора снижается по экспоненциальной зависимости. Из-за различия теплоемкостей кристалла и корпуса прибора их охлаждение происходит с разными тепловыми постоянными. Теплоемкость полупроводникового кристалла значительно меньше теплоемкости корпуса и в момент времени t₃>t₂+3τ, где τ - тепловая постоянная полупроводникового кристалла прибора, достигается термодинамическое равновесие. После достижения данного состояния температура полупроводникового кристалла становится равной температуре корпуса, и охлаждение происходит с одинаковой тепловой постоянной. Через прибор пропускают импульс измерительного тока и измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра u_j(t₃) при протекании измерительного тока и температуры корпуса прибора T_C(t₃), после чего рассчитывают тепловое сопротивление переход-корпус R_thjc как:

$R_{t h j c} = \frac{\frac{\lg (u_{j} (t_{2})) - \lg (u_{j} (t_{0}))}{a} + T_{C} (t_{0}) - T_{C M A X}}{P_{t o t_{У С Т}}}$ ,

где: u_j(t₂) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в момент прекращения протекания греющего тока; u_j(t₀) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в его начальном термодинамическом равновесии; $T_{C_{M A X}}$ - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в момент прекращения протекания греющего тока; T_C(t₀) - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в его начальном термодинамическом равновесии; $P_{t o t_{У С Т}}$ - среднее значение мощности потерь в установившемся тепловом режиме в процессе нагрева; a - коэффициент, рассчитываемый по формуле:

$a = \frac{\lg (u_{j} (t_{3})) - \lg (u_{j} (t_{0}))}{T_{C} (t_{3}) - T_{C} (t_{0})}$ ,

где: u_j(t₃) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в состоянии термодинамического равновесия в режиме охлаждения; T_C(t₃) - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в состоянии термодинамического равновесия в режиме охлаждения.

Переходное тепловое сопротивление переход-корпус рассчитывают как:

$Z_{t h j c} (t_{h e a t^{(n)}}) = \frac{\frac{\lg (u_{j} (t_{h e a t^{(n)}})) - \lg (u_{j} (t_{0}))}{a} + T_{C} (t_{0}) - T_{C} (t_{h e a t^{(n)}})}{P_{t o t_{n}}}$ ,

Сущность заявляемого решения поясняется фиг.1, на котором в качестве примера отображены временные зависимости информативных параметров МДП-транзистора с изолированным затвором на всех этапах измерения при использовании полусинусоидальной формы греющего тока i_heat. Регулирование мощности потерь P_tot осуществляется фазой греющего тока i_heat.

Признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, являются:

1) измерения значений термочувствительного параметра и температуры корпуса проводятся при пропускании через прибор импульса измерительного тока, амплитуда и длительность которого не влияет на термодинамическое состояние прибора, по окончании переходных процессов;

2) регулирование выделяемой прибором мощности $P_{t o t_{n}}$ осуществляется на всем интервале нагревания прибора;

3) при расчете статического и переходного тепловых сопротивлений используется линейная температурная зависимость lg(u_j)(T);

4) дополнительно определяется переходное тепловое сопротивление переход-корпус Z_thjc;

5) в качестве испытуемых приборов используются МДП-транзисторы и биполярные транзисторы с изолированным затвором.

По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет определять значение теплового сопротивления переход-корпус R_thjc МДП-транзисторов и биполярных транзисторов с изолированным затвором и их переходное тепловое сопротивление переход-корпус Z_thjc. При этом увеличивается точность определения теплового сопротивления, снижаются временные затраты на весь процесс измерения, исключается вероятность отказа испытуемого прибора за счет регулирования мощности, выделяемой прибором, на всем этапе нагрева прибора.

Способ определения теплового сопротивления переход-корпус транзисторов с полевым управлением, заключающийся в том, что через прибор в открытом состоянии предварительно пропускают измерительный ток, в начальном термодинамическом равновесии в момент времени t₀ измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра, в качестве которого используют падение напряжения на приборе в открытом состоянии u_j(t₀) и температуры корпуса T_C(t₀) в выбранной точке, с момента времени t₁ до момента времени t₂ прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы i_heat(t) в открытом состоянии, в процессе нагрева в моменты времени прерывают протекание греющего тока i_heat и, пропуская через прибор измерительный ток, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра и температуры корпуса , в интервалах времени периодически измеряют и запоминают значения греющего тока и вызываемого им падения напряжения на приборе , вычисляют среднюю мощность , выделяемую прибором в интервале времени , с момента времени t₁ среднее значение греющего тока i_heat увеличивают от минимального, равного значению измерительного тока, и при сравнении значения вычисленной средней мощности потерь на n-м интервале измерения с предварительно установленной максимально допустимой мощностью P_MAX прекращают увеличивать среднее значение греющего тока i_heat и продолжают процесс нагрева, по достижении температуры корпуса прибора заданного максимального значения в момент t₂ полностью прерывают протекание греющего тока i_heat, через прибор пропускают измерительный ток и измеряют и запоминают значение термочувствительного параметра u_j(t₂), после момента времени t₂ в режиме естественного охлаждения по достижении термодинамического равновесия в момент времени t₃, выбираемый из условия безусловного выполнения t₃>>t₂+3τ, где τ - тепловая постоянная конструкции прибора, измеряют и запоминают значения термочувствительного параметра u_j(t₃) при протекании измерительного тока и температуры корпуса прибора T_C(t₃), после чего рассчитывают тепловое сопротивление переход-корпус R_thjc, отличающийся тем, что на протяжении всего процесса определения теплового сопротивления переход-корпус управляемых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении значения термочувствительного параметра u_j измеряют при пропускании через прибор импульса измерительного тока заданной амплитуды, длительность которого не влияет на термодинамическое состояние прибора, при подаче импульса напряжения заданной амплитуды на управляющий электрод прибора и по окончании переходного процесса, с момента времени t₁ до момента времени t₂ сравнивают вычисленную среднюю мощность , выделяемую прибором за интервал времени , с предварительно установленной максимально допустимой для прибора рассеиваемой мощностью P_MAX и, когда значение меньше, равно или больше P_MAX, соответственно, увеличивают, оставляют неизменным или уменьшают среднее значение греющего тока, тепловое сопротивление переход-корпус рассчитывают как:
,
где: u_j(t₂) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в момент прекращения протекания греющего тока;
u_j(t₀) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в его начальном термодинамическом равновесии;
- значение температуры корпуса полупроводникового прибора в момент прекращения протекания греющего тока;
T_C(t₀) - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в его начальном термодинамическом равновесии;
- среднее значение мощности потерь в установившемся тепловом режиме в процессе нагрева;
a - коэффициент, рассчитываемый по формуле:
,
где: u_j(t₃) - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в состоянии термодинамического равновесия в режиме охлаждения;
T_C(t₃) - значение температуры корпуса полупроводникового прибора в состоянии термодинамического равновесия в режиме охлаждения, при этом переходное тепловое сопротивление переход-корпус рассчитывают как:
,
где: - значение термочувствительного параметра полупроводникового прибора в момент времени в процессе нагрева прибора;
- значение температуры корпуса полупроводникового прибора в момент времени в процессе нагрева;
- средняя мощность потерь, выделяемая прибором за интервал времени .

Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности заключается в том, что на партии полупроводниковых изделий измеряют интенсивность шума на двух частотах 200 Гц и 1000 Гц.

Способ отбраковки полупроводниковых изделий пониженного уровня качества из партий изделий повышенной надежности // 2511633

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения надежности полупроводниковых изделий (ППИ) (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для обеспечения повышенной надежности партий изделий как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий // 2511617

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов, интегральных схем (ИС) и т.д.) и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры.

Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на свч // 2510035

Изобретение относится к измерительной технике на СВЧ. Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на СВЧ, содержащее измеритель частотных характеристик и интегральную схему в составе центральной линии передачи, отрезка линии передачи, соединенного с центральной линией передачи, электрических ключей - полупроводниковых приборов, управляемых постоянными напряжениями, измеритель частотных характеристик соединен с одним концом центральной линии передачи, другой ее конец - с измеряемым двухполюсником.

Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов с использованием полигармонической модуляции греющей мощности // 2507526

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых диодов. Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов, заключающийся в том, что через полупроводниковый диод пропускают последовательность импульсов греющего тока, период следования которых постоянный, в паузах между ними измеряют температурочувствительный параметр - прямое падение напряжения на полупроводниковом диоде при малом измерительном токе - и определяют изменение температуры р-n-перехода.

Способ разделения транзисторов по надежности // 2507525

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ПЛИ), в частности транзисторов, и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения.

Способ контроля внутреннего квантового выхода полупроводниковых светодиодных гетероструктур на основе gan // 2503024

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам тестирования параметров планарных полупроводниковых светодиодных гетероструктур (ППСГ) на основе GaN.

Устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч // 2499274

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума посредством центрального проводника в виде отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума.

Устройство для определения шумовых параметров четырехполюсника свч // 2498333

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с элементами с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума.

Способ сравнительной оценки надежности партий интегральных схем // 2492494

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ИС как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Способ измерения шума узлов мфпу // 2521150

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ) включает измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ, расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле: U ш = U ш 2 2 − U ш 1 2 . Дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ и рассчитывают уровень шума матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) U шМФЧЭ и большой интегральной схемы (БИС) U шБИС по формулам: U ш М Ф Ч Э = U ш 2 2 − U ш 3 2 , U ш Б И С = U ш 3 2 − U ш 1 2 . Технический результат - раздельное измерение шума МФЧЭ и БИС. 3 ил., 1 табл.

Способ разделения интегральных схем "по надежности" // 2529675

Изобретение относится к контролю качества и надежности интегральных схем (ИС), как логических, так и аналоговых, и может быть использовано как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: на представительной выборке ИС проводят измерения электрического информативного параметра при трех напряжениях питания: критическом, номинальном и максимально допустимом по ТУ. Находят коэффициент, характеризующий надежность ИС: , где A U м а к с , A U н о м , A U К Н П - значения электрических информативных параметров соответственно при допустимом, номинальном и критическом напряжениях питания. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 1 табл.

Способ разделения интегральных схем по надежности // 2537104

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС) как логических, так и аналоговых. Сущность изобретения заключается в том, что на представительной выборке проводят измерение критического напряжения питания (КНП) до и после электротермотренировки (ЭТТ) продолжительностью до 100 ч и после термического отжига продолжительностью 4-10 ч при температуре, максимально допустимой для данного типа ИС, затем находят коэффициент М и по его значению разделяют ИС по надежности. M = Е К Р Э Т Т − Е К Р Н А Ч Е К Р Э Т Т − Е К Р о т ж , где Е К Р Н А Ч , Е К Р Э Т Т , Е К Р о т ж - значения КНП до ЭТТ, после ЭТТ и после отжига соответственно. Предложенный способ позволяет снизить риск повреждения испытуемых схем при воздействии на них внешних испытательных факторов.

Способ определения напряжения локализации тока в мощных вч и свч биполярных транзисторах // 2537519

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества. Способ основан на использовании известного эффекта резкого изменения крутизны зависимости напряжения на эмиттерном переходе при постоянном эмиттерном токе от коллекторного напряжения UЭБ(UK). Контролируемый транзистор включается по схеме с общей базой, задается постоянный эмиттерный ток, на коллектор контролируемого транзистора подается сумма линейно нарастающего напряжения, не превышающего предельно допустимого значения для данного типа транзисторов при заданном токе, и низкочастотного синусоидального напряжения с малой амплитудой, измеряют амплитуду U ˜ Э Б ( U К 0 ) , U ˜ Э Б ( U К 1 ) , U ˜ Э Б ( U К 2 ) переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора при трех значениях напряжения UK0, UКЛ1, UК2 на коллекторе контролируемого транзистора соответственно и искомое напряжение локализации вычисляют по формуле U К Л = U К 2 − m U К 1 1 − m , где , , . При этом для измерения крутизны зависимости UЭБ(UK) используется малый переменный сигнал, позволяющий повысить точность измерения крутизны указанной зависимости. Технический результат заключается в исключении опасных запредельных воздействий на контролируемый прибор и определении напряжения локализации тока мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов без введения контролируемого транзистора в режим «горячего пятна». 3 ил.

Способ сравнительной оценки надежности партий полупроводниковых изделий // 2538032

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятии - изготовителе радиоаппаратуры. Способ заключается в том, что на произвольных одинаковых выборках из партий производят измерение квадрата напряжения шума U ш 2 ¯ на частоте до 200 Гц до и после воздействия не менее чем пятью импульсами электростатического разряда обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по техническим условиям. Измерения проводят по выводам «эмиттер - база» транзисторов и «вход - общая точка» интегральных схем. Затем вычисляют значение коэффициента K = U ш э с р 2 ¯ / U ш н 2 ¯ , где U ш н 2 ¯ и U ¯ ш э с р 2 - значения квадрата напряжения шума до и после воздействия ЭСР, и по средним значениям коэффициента K для выборки сравнивают партии изделий. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Способ бесконтактного определения неравномерности температурного поля в полупроводниковых источниках света // 2538070

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций. Для обеспечения конкурентоспособности с люминесцентными источниками света полупроводниковые источники света должны иметь высокую долговечность, не менее 100000 часов. Это достигается за счет совершенствования конструкции и обеспечения оптимального теплового режима кристалла и люминофорного покрытия. Поэтому важной становится задача определения не только средней температуры кристалла, но и неравномерности распределения температуры в конструкции. Для этой цели предлагается способ бесконтактного определения неравномерности температурного поля в полупроводниковых источниках света, заключающийся в измерении температуры в контролируемых точках конструкции источника, причем функции датчиков температуры выполняют сами элементы конструкции источника: p-n-переход кристалла и люминофорное покрытие, а в качестве термочувствительного параметра используюется ширина спектра излучения на уровне 0,5 от их максимального значения. 1 табл., 1 ил.

Способ отбраковки мощных светодиодов на основе ingan/gan // 2541098

Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к способам отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN, излучающих в видимом диапазоне длин волн. Способ отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN включает проведение измерений при комнатной температуре в любой последовательности падений напряжения в прямом и обратном направлениях и плотностей тока на светодиодах, отбраковку по определенным критериям, последующее проведение старения светодиодов при определенных условиях, повторное проведение упомянутых измерений при первоначальных условиях, кроме одного, с окончательной отбраковкой ненадежных светодиодов. Изобретение обеспечивает повышение точности отбраковки и расширение области применения светодиодов за счет обеспечения отбраковки ненадежных светодиодов со сроком службы меньше 50000 часов любых производителей без долговременных испытаний.

Способ сравнительных испытаний по надежности партий интегральных схем // 2546998

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: из партий ИС методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход - выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее находят значения величин Δ1, Δ2, Δ3 для каждой ИС. По значениям Δ1, Δ2, Δ3 судят о сравнительной надежности партий ИС. 2 табл.

Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода // 2548925

Изобретение относится к технике измерения электрофизических параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества. Технический результат - повышение точности измерения последовательного сопротивления базы диода путем исключения саморазогрева p-n-перехода диода протекающим током в процессе измерения. Используется известный способ измерения последовательного сопротивления базы диода, в котором через диод пропускают прямой ток различной величины и измеряют падение напряжения на диоде при этих значениях прямого тока. Искомую величину последовательного сопротивления базы диода определяют по известным формулам. Для достижения технического результата прямой ток задают в виде трех последовательностей коротких прямоугольных импульсов большой скважности и амплитудой I1, kI1, 2kI1 и измеряют пиковое значение падений напряжения U1, U2, U3 на диоде при пропускании этих импульсов тока. Последовательное сопротивление базы определяется по формуле где ΔU32=U3-U2; ΔU21=U2-U1; ν=ln 2/b; b=ln k. 3 ил.

Способ измерения теплового сопротивления компонентов наноэлектроники с использованием широтно-импульсной модуляции греющей мощности // 2565859

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов наноэлектроники, таких как нанотранзисторы, нанорезисторы и др.. Сущность: способ заключается в пропускании через объект измерения последовательности импульсов греющего тока с постоянным периодом следования и длительностью, изменяющейся по гармоническому закону, измерении в паузах температурочувствительного параметра - напряжения на объекте при пропускании через него измерительного тока и определении изменения температуры объекта, вызванной модуляцией греющей мощности. Далее с помощью Фурье-преобразования вычисляют амплитуду первой гармоники температуры объекта, после чего определяют тепловое сопротивление как отношение амплитуд первых гармоник температуры и греющей мощности. При этом при определении амплитуды первой гармоники греющей мощности учитывают величину рассеиваемой мощности в паузе между греющими импульсами при пропускании через объект измерительного тока. Технический результат: повышение точности. 2 ил.