Способ измерения теплового сопротивления лавинно-пролетного диода

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()957135 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.02.81 (21) 3250772/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл, G 01 R 31/26

Гееудерстееннмй немнтет

СССР (53) УДК 621.382..2 (088.8) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 17.09.82 лв делам нзеератений и етнрмтий (72) Авторы изобретения

И. A. Гудзь и В. К. Ясинский

13., : . l3l (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЛАВИННО-ПРОЛЕТНОГО ДИОДА

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к микроэлектронике, и может быть использовано для измерения теплового сопротивления лавинно-пролетных диодов (ЛПД), работающих в непрерывном режиме.

Известны способы измерения величины теплового сопротивления ЛПД, основанные на экспериментальном определении вольтамперной характеристики диода и температурной зависимости пробивного напряжения

его р-п перехода (1) — (3), Однако эти способы измерения теплового сопротивления ЛПД не дают удовлетворительной точности, так как основаны на импульсных измерениях термочувствительных параметров ЛПД. 15

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения теплового сопротивления ЛПД, заключающийся в том, что через испытуемый прибор пропускают постоянный ток, который соответствует режиму лавинного пробоя, модулированный сигналами низкой и высокой частот, варьируют температуру его корпуса, измеряют дифференциальные сопротивления диода на модулирующих частотах, величину напряжения на диоде и крутизну наклона температурной зависимости этого напряжения, по которым рассчитывают величину параметра.

Измерения производят при малом постоянном токе диода, когда температура р-и перехода превышает температуру корпуса диода не более, чем на 3 — 5 С, и варьируют температуру корпуса в диапазоне около

10 С, а тепловое сопротивление рассчитывают по формуле (л.) н (л )в т (1)

4Ua где (Кд)„, (Rz) — дифференциальные сопротивления диода, измеренные на низкой и высокой частотах модули рующего сигнала соответственно;

Unp — напряжение лавинного пробоя р-и перехода ЛПД;

Т вЂ” температура корпуса прибора; —, 1Р— — крутизна наклона температурdUn ной зависимости напряжения на диоде (4) .

Известный способ измерения R имеет следующие недостатки:

957135

Формула изобретения

50

I. Для уменьшения систематической погрешности измерений К необходимо проводить дополнительное исследование с целью выбора оптимального тока питания диода, величина которого должна удовлетворять двум противоречивым требованиям. С одной стороны, ток питания должен быть как можно меньше, чтобы саморазогрев диода не изменял величину пробивного напряжения, с другой стороны, ток питания должен быть по возможности больше, чтобы повысить точность измерения дифференциальных сопротивлений (1 ) „и (Кд), следовательно и теплового сопротивления диода. Найденный оптимальный ток диода обычно находится в интервале между минимальным током пробоя р-и перехода и пусковым током генерации СВЧ колебаний в ЛПД. Но и при оптимальном токе питания диода нельзя устранить полностью систематическую погрешность измерений R, минимальная величина которой составляет 10 — 12 /o, а максимальная — 25 /o.

2. При вычислении К. по формуле (1) не учитывается ни величина тока питания диода, ни полное падение напряжения на диоде, определяющие суммарное выделение тепла на диоде. Вследствие указанных причин увеличивается систематическая погрешность определения К г ЛПД.

3. При выбранном оптимальном токе питания диода лавинный пробой не охватывает всю площадь р-и перехода, температура которого одного порядка с температурой корпуса диода, т.е. физические условия, при которых производятся измерения. R, существенно отличаются от условий работы диода в СВЧ устройствах, когда лавинный пробой охватывает всю площадь р-и перехода, а его температура превышает температуру корпуса диода на 150 †2 Ñ. Вследствие этого в известном устройстве не учитывается температурная зависимость коэффициентов тепло- и температуропроводности, что важно для точной оценки величины предельной тепловой мощности, которую можно рассеять в конкретном ЛПД.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения теплового сопротивления ЛПД, заключающемуся в том, что через испытуемый прибор пропускают постоянный ток, который соответствует режиму лавинного пробоя, модулированный сигналами низкой и высокой частот, варьируют температуру его корпуса, измеряют дифференциальные сопротивления диода на модулирующих частотах, величину напряжения на диоде и крутизну наклона температурной зависимости этого напряжения, по которым рассчитывают величину параметра, измерения производят при постоянном токе, соответствующем режиму генерации диодом номинальной мощности.

Зо

Расчет величины теплового сопротивления при этом производят по формуле

R (л)н (ИВ (2) <> (U> 1 1 p(Q>)<) где (К )„и (К ) — дифференциальные сопротивления дйода на низкой и высокой частотах модулирующего сигнала соответственно;

Uä — полное падение напряжения на диоде;

3р — постоянный рабочий ток питания диода;

Т вЂ” температура прибора;

dU/дт — наклон температурной зависимости полного падения напряжения на диоде.

Точность измерений предлагаемым способом повышается благодаря тому, что при рабочем токе питания ЛПД обеспечивается однородный лавинный пробой по всей площади р-и перехода в условиях его рабочей температуры, а также более точно определяется рассеиваемая на приборе мощность, вызывающая его нагрев, так как она определяется полным падением напряжения на диоде, которое представляет собой сумму среднего постоянного напряжения, падающего на пространстве дрейфа, и падения постоянной составляющей напряжения на слое умножения.

Вторая составляющая полного падения напряжения на диоде близка к напряжению лавинного пробоя р-и перехода, которое измеряется в известном способе.

Кроме того, предложенный способ обладает тем преимуществом, что он позволяет производить измерения непосредственно в работающих схемах с ЛПД, функционирующих как в режиме генерации, так и усиления СВЧ колебаний.

Способ измерения теплового сопротивления лавинно-пролетного диода, заключающийся в том, что через испытуемый прибор пропускают постоянный ток, который соответствует режиму лавинного пробоя, модулированный сигналами низкой и высокой частот, варьируют температуру его корпуса, измеряют дифференциальные сопротивления диода на модулирующих частотах, величину напряжения на диоде и крутизну наклона температурной зависимости этого напряжения, по которым рассчитывают величину параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерения производят при постоянном токе, соответствующем режиму генерации диодом номинальной мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мс. Ачоу В. R. Thermal resistance

measurement of avalanche diodes. IEEE

Trans on Electron Dev., 1971, ч. 18, № 10, р. 973.

3. Патент ГДР № 89915, кл. 21 е 31/22, 1972.

4. Haitz R. Н. et al. А method for heat

2. KenYon N. D. et al. Function-temperatu- flow resistance measurements in avalance

«n1easurement of IMPATT diodes Elect. «diodes, IKEY. Trans on Electron Dev., 1969, Letters, 1972, ч. 8, № 5, р. 118. 5 ч 16 № 5 р 438 (прототип) Составитель Ю. Брызгалов

Редактор В. Данко Техред А. Бойкас Корректор А. Ференц

Заказ 6592 34 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4