Способ автоматизированного определения теплового сопротивления переход - корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении

Использование: для измерения тепловых параметров силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении. Сущность изобретения заключается в том, что способ автоматизированного определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении для повышения быстродействия измерений и обеспечения стопроцентного контроля теплового сопротивления у всех СПП, подключают каждый СПП под номинальные напряжение, ток и частоту коммутации кратковременно на время, равное 0,02…0,05 постоянной времени теплового процесса прибора t=0,02…0,05 τ, затем отключают, измеряют термочувствительный параметр и сравнивают его с эталонным. Технический результат - обеспечение возможности быстрого определения теплового сопротивления переход-корпус диодов, тиристоров и транзисторов, более простая реализация тестера. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении и может быть использовано для контроля их качества.

Технический результат: возможность быстрого определения теплового сопротивления переход-корпус диодов, тиристоров и транзисторов, более простая реализация тестера.

Сущность: испытуемый прибор подключают на определенное время (tизм=0.02…0.05 τ) под номинальное напряжение и номинальный синусоидальный ток максимально допустимой частоты, затем подключают под постоянный измерительный ток, измеряют термочувствительный параметр - напряжение на кристалле, и сравнивают его с эталоном.

Известны два способа определения теплового сопротивления Rthjc в соответствии со стандартом ГОСТ 24461-80 [1]. В первом способе используются два токовых режима. Первый - режим нагрева силового полупроводникового прибора (СПП) постоянным греющим током до состояния теплового равновесия, второй - режим измерения термочувствительного параметра, при протекании через СПП измерительного тока, не влияющего на тепловое равновесие.

В качестве термочувствительного параметра рекомендуется использовать прямое напряжение uF для диодов или напряжение в открытом состоянии uT для тиристоров и симметричных тиристоров. Температура Tj определяется по градуировочной характеристике прибора. Градуируется ИП в термостате при протекании измерительного тока, не влияющего на тепловое равновесие.

Основными недостатками данных способов являются большие временные и энергетические затраты на процесс градуировки и испытания СПП. Данные обстоятельства определяют низкую производительность метода, поэтому этот метод практически не применим для определения теплового сопротивления Rthjc при автоматизированном контроле силовых полупроводниковых приборов.

Известен способ определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении в соответствии с патентом №2300115 РФ, МПК7 G01R 31/26 [2]. В этом способе полупроводниковый прибор нагревают путем пропускания через него тока в состоянии высокой проводимости, на интервале нагревания измеряют и запоминают значения его термочувствительного параметра и температуру корпуса TC(t) прибора в выбранной точке, прекращают нагрев полупроводникового прибора при достижении температурой корпуса заданного значения и в режиме естественного охлаждения пропускают измерительный ток, не влияющий на тепловое равновесие испытуемого прибора, и запоминают значение термочувствительного параметра и температуру корпуса, при этом длительность интервала охлаждения выбирают из условия безусловного выполнения t>3 τ, где τ - тепловая постоянная конструкции прибора. Повторяя подобные операции, определяют тепловое сопротивления Rthjc по формуле.

Основными недостатками данного способа также являются большие временные и энергетические затраты на процесс градуировки и испытания СПП, поэтому этот способ практически не применим для определения теплового сопротивления Rthjc при автоматизированном контроле силовых полупроводниковых приборов.

Сокращение времени определения Rthjc достигается путем допущения того предположения, что градуировочные зависимости uF(T)(Tj) одинаковы для партии однотипных приборов. Для этого осуществляется градуировка нескольких приборов, по которым определяется усредненная характеристика, которая и применяется при определении Rthjc для всех приборов. Однако из-за технологических отклонений в процессе производства СПП, не достаточно качественной посадке кристалла в корпус прибора тепловые сопротивления различных СПП могут существенно отличаться от эталонного. Это может привести к перегреву и выходу из строя отдельных СПП при подключении их под номинальные напряжения, ток и частоту коммутаций.

Для устранения названных недостатков предлагается способ автоматизированного определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении, отличающийся тем, что для повышения быстродействия измерений и обеспечения стопроцентного контроля теплового сопротивления у всех СПП подключают каждый СПП под номинальные напряжение, ток и частоту коммутации кратковременно на время, равное 0,02…0,05 постоянной времени теплового процесса прибора t=0,05 τ, затем отключают, измеряют термочувствительный параметр и сравнивают его с эталонным.

Этот способ использует свойство экспоненты быстро изменять почти по линейному закону свою величину на начальном участке. Так за время, равное 0,05 постоянной времени процесса t=0,05 τ, произойдет изменение начального значения любой величины, характеризующей этот процесс, примерно на 5%. Такое изменение любой величины вполне можно измерить в автоматизированной установке. Кроме того, поскольку постоянная времени тепловых процессов у большинства СПП измеряется несколькими минутами, то время измерений при контроле СПП этим способом оказывается невелико - измеряется несколькими секундами. Это также существенно для автоматизированного контроля СПП.

Для реализации способа и определения эталонного значения термочувствительного параметра определяют для одного или нескольких СПП конкретной партии величину теплового сопротивления Rthjc известными трудоемкими методами [1, 2 и др.]. Затем эталонный СПП подключают под номинальные напряжение, ток и частоту переменного сигнала. Через заданное время, например, равное t=0,05 τ - тепловой постоянной конструкции прибора, СПП отключают и измеряют термочувствительный параметр, в качестве которого используют прямое напряжение для диодов при заданном измерительном токе или напряжение в открытом состоянии для тиристоров и симметричных тиристоров. Числовое значение этого напряжения используют в качестве эталона при автоматизированном испытании остальных СПП данной партии. Если у испытуемого СПП величина термочувствительного параметра оказывается больше эталонной, то этот СПП уходит в брак - при дальнейшей эксплуатации при номинальных режимах он будет перегреваться и выйдет из строя. Чтобы исключить при проведении испытаний выход из строя дорогостоящих СПП, выполненных, например, на карбиде кремния, целесообразно проводить испытания сначала при 80% и затем 100% номинального тока.

Литература

1. ГОСТ 24461-80. Приборы полупроводниковые силовые. Методы измерений и испытаний.

2. ПАТЕНТ №2300115 РФ, МПК7 G01R 31/26. Способ определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении / Н.Н. Беспалов (RU), М.В. Ильин (RU). - №200610336; заявл. 02.02.2006; опубл. 27.05.2007, бюл. №15. - 642 с.

1. Способ автоматизированного определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении, отличающийся тем, что для повышения быстродействия измерений и обеспечения стопроцентного контроля теплового сопротивления у всех СПП каждый СПП подключают под номинальные напряжение, ток и частоту коммутации кратковременно на время, равное 0,02…0,05 постоянной времени теплового процесса прибора t=0,02…0,05 τ, затем отключают, измеряют термочувствительный параметр и сравнивают его с эталонным.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью исключения возможного выхода их строя некоторых СПП повторяют контроль при 80 и 100% номинального тока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к физике полупроводников. Его применение при определении параметров каскадно возбуждаемых ловушек носителей зарядов в полупроводнике позволяет исследовать каскадно возбуждаемый тип ловушек в более широком классе полупроводниковых материалов, начиная с кристаллических и заканчивая органическими полупроводниками и нанокристаллами, и обеспечивает расширенные функциональные возможности за счет определения не только характеристик ловушек, но и энергетической плотности их состояний.

Изобретение относится к метрологии. Способ тестирования испытуемого устройства характеризуется тем, что соединяют первый модуль источника/измерителя с первым набором по меньшей мере из трех триаксиальных кабелей и выводом заземления.

Предложенная группа изобретений относится к системе для контроля рабочего состояния IGBT-устройства в реальном времени. Система для определения температуры полупроводникового перехода IGBT-устройства содержит дифференцирующий блок (21) для приема характеристики напряжения (VGE) затвор-эмиттер IGBT-устройства (12), которая должна быть измерена, и для дифференцирования характеристики напряжения (VGE) затвор-эмиттер, чтобы получать импульсы, коррелирующие с фронтами, сформированными фазой участка заряда емкости Миллера во время фазы выключения IGBT-устройства (12); блок (23) таймера для измерения временной задержки (tdelay) между полученными импульсами, указывающими начало и конец фазы участка заряда емкости Миллера во время фазы выключения IGBT-устройства (12); блок (25) вычисления температуры полупроводникового перехода для определения температуры полупроводникового перехода IGBT-устройства (12) на основе измеренной временной задержки (tdelay).

Использование: для контроля тепловых характеристик полупроводниковых приборов и интегральных схем. Сущность изобретения заключается в том, что разогревают полупроводниковое изделие путем подачи на вход (на определенные выводы) полупроводникового изделия, подключенного к источнику питания, последовательности прямоугольных импульсов напряжения заданной амплитуды и длительности с частотой следования , измеряют среднюю за период следования прямоугольных импульсов напряжения мощность Pпот, потребляемую полупроводниковым изделием, разность фаз между входным импульсным напряжением и импульсным напряжением на выходе (на выходных выводах) полупроводникового изделия преобразуют в напряжение Uτ(t), в заданные моменты времени ti значения напряжения Uτ(t) запоминают и значения переходной тепловой характеристики полупроводникового изделия в моменты времени ti определяют по формуле ,где Kτ - относительный температурный коэффициент времени задержки сигнала в полупроводниковом изделии, а Uτ(0) - значение напряжения Uτ(t) в начале нагрева полупроводникового изделия, то есть при t0≈0.

Использование: для измерения теплофизических параметров полупроводниковых диодов. Сущность изобретения заключается в том, что способ заключается в предварительном определении ватт-амперной характеристики объекта измерения - полупроводникового диода, пропускании через диод последовательности импульсов греющего тока с постоянным периодом следования и изменяющейся амплитудой, обеспечивающей гармонический закон модуляции греющей мощности, измерении в паузах между импульсами прямого напряжения на диоде при малом измерительном токе и определении изменения температуры p-n перехода, вычислении с помощью Фурье-преобразования амплитуды и фазы основной гармоники переменной составляющей температуры перехода и определении модуля и фазы теплового импеданса полупроводникового диода.

Изобретение относится к электрофизическим способам определения степени релаксации барьерного слоя нитридной гетероструктуры и применяется для оценки качества кристаллической структуры, в которой наблюдается пьезоэлектрическая поляризация.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для тестирования качества полупроводниковых приборов, в частности светодиодов, с целью выявления в них дефектов, обусловленных дефектностью структуры, качеством монтажа, неравномерностью растекания тока и другими факторами.

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества.

Изобретение относится к оптоэлектронной измерительной технике и может быть использовано для измерения тепловых параметров полупроводниковых светоизлучающих диодов на различных этапах их разработки и производства, на входном контроле предприятий-производителей светотехнических изделий с использованием светодиодов, а также при выборе режимов эксплуатации указанных изделий.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для измерения тепловых параметров силовых полупроводниковых приборов и контроля их качества.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля их качества. Технический результат – повышение точности. Для этого способ заключается в том, что через мощный полупроводниковый прибор пропускают последовательность из N импульсов греющего тока заданной амплитуды Iгр, длительность которых увеличивают по логарифмическому закону. Для каждого i-го импульса тока на основе измерения температурочувствительного параметра UТЧП определяют температуры p-n-перехода Tj(ti) и Tj(ti+1) до и после формирования i-го импульса тока соответственно, а также измеряют падение напряжения Uгр на объекте во время пропускания через него импульса тока. Затем вычисляют кумулятивную структурную функцию CТΣ(RТΣ) по формулам: После этого с помощью дифференцирования кумулятивной структурной функции CТΣ(RТΣ) выявляют участки ее резкого роста и определяют компоненты теплового сопротивления мощных полупроводниковых приборов. 4 ил.

Использование: для измерения тепловых параметров силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении. Сущность изобретения заключается в том, что способ автоматизированного определения теплового сопротивления переход-корпус силовых полупроводниковых приборов в корпусном исполнении для повышения быстродействия измерений и обеспечения стопроцентного контроля теплового сопротивления у всех СПП, подключают каждый СПП под номинальные напряжение, ток и частоту коммутации кратковременно на время, равное 0,02…0,05 постоянной времени теплового процесса прибора t0,02…0,05 τ, затем отключают, измеряют термочувствительный параметр и сравнивают его с эталонным. Технический результат - обеспечение возможности быстрого определения теплового сопротивления переход-корпус диодов, тиристоров и транзисторов, более простая реализация тестера. 1 з.п. ф-лы.

Наверх