Способ измерения температуры рабочего слоя диода ганна

 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

РАБОЧЕГО СЛОЯ ДИОДА ГАННА

Изобретение относится к электронной технике, преимущественно к способам измерения тепловых параметров полупроводниковых приборов, и в частности к методам технологического контроля диодов Ганна.

Известен способ измерения теплового сопротивления диодов Ганна, заключающийся в измерении пороговых значений напряжения и тока импульсной вольт-амперной характеристики диода при внешнем подогреве, регистрации температуры, при которой эти значения равны соответствующим значениям при постоянном смещении ° Зарегистрированная температура принимаетСя равной температуре рабочего слоя диода и по ней рассчитывается тепловое сопротивление диода. При однородном распределении удельного сопротивления по тогщине рабочего слоя диода

Ганна образование доменов сильного поля, определяющих вольт-амперную характеристику диода, происходит на

2 границе рабочего слоя, которая находится под действивм потенциала отри" цательной полярности. Поэтому в слу» чае, когда отрицательный потенциал импульсного или постоянного напряжения подводится на теплоотводящий электрод диода Ганна, этот метод определяет температуру границы рабочего слоя примыкающей к теплоотводящему электроду и является корректор10 ным для определения температуры катодной границы рабочего слоя и тепло" вого сопротивления диода Ганна при напряжении вблизи порогового (1).

Недостатком данного способа измерения температуры диода Ганна и

его теплового сопротивления является то, что в оптимальных режимах диод работает при напряжениях, в два и. более раз превышающих порого20 вые. При этом за счет увеличения рассеиваемой в рабочем слое мощности температура диода выше era температуры при пороговом напряжении, так

3, 97430 что за счет зависимости теплопроводности материала от температуры тепловое сопротивление при рабочем режиме диода отличается от теплового сопротивления при пороговом напряже5 нии. 5то вносит ошибку в измерение теплового сопротивления с применением известного метода. Кроме того,данным способом нельзя определять температуру диода в рабочем режиме, а также градиент температуры в рабочем слое диода.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, заключающийся в том, что на испытуемый прибор подают импульсы греющей мощности, соответ ствующей рабочему режиму прибора, длительность которых больше, а riay-, зы между ними меньше тепловой постоянной времени прибора, в паузах на прибор подают измерительные импульсы одинаковой полярности с греющими и с их помощью измеряют величину термочувствительного параметра, по которому определяют температуру структуры C2).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет для структуры диодов Ганна проводить измерение температуры второй границы рабочего слоя и по результатам измерения определить средний рабочий градиент температуры в их рабочем слое.

Для диода Ганна с двойным теплоотводом данным способом нввоэможяо из35 мерить температуру границы второго рабочего слоя и по данным измерения определить тепловое сопротивление между второй границей рабочего слоя и теплоотводящим электродом. Пере о численные недостатки ухудшают точность разбраковки диодов Ганна и по их тепловым параметрам.

Цель изобретения - увеличение точности разбраковки диодов Ганна по

45 их тепловым параметрам.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения температуры рабочего слоя диода Ганна, заключающемся в том, что на прибор по дают импульсы греющей мощности, соответственно рабочему режиму прибора, длительность которых больше, а паузу меньше тепловой постоянной времени прибора, в паузах на прибор подают измерительные импульсы одинаковой полярности с греющими и с их помощью измеряют величину термочувствительного параметра, по которому on5 ф ределяют температуру в структуре, дополнительно подают измерительные импульсы противоположной полярности по отношению к греющим, чередуя их с упомянутыми измерительными импульсами одинаковой полярности.с греющими.

Температуры на границах рабочего слоя определяют по совпадению пороговых параметров импульсных вольт - амперных характеристик, измеренных соответственно при положительной и отрицательной полярностях импульсного напряжения при внешнем нагреве диода с одноименными пороговыми параметрами при рабочем импульсном напряжении смещения, измерительными с помощью измерительных импульсов той же полярности, после чего определяют для диода с односторонним отводом тепласредний градиент температуры в рабочем слое, а для диода с двухсторонним отводом тепла - тепловое сопротивление между границей рабочего слоя, на которую подан положительный рабочий потенциал греющего импульса напряжения и ближайшем теплоотводящим электродом. Тепловое сопротивление самого рабочего слоя качественно характеризуется температурами на его границах.

Предложенный способ поясняется фигурами.

На фиг. 1 приведена форма импульсного напряжения для измерения пороговых значений тока и напряжения диода в импульсном режиме, соответствующем тепловому рабочему; на фиг.2то же, для измерения тех же величин при внешнем подогреве диода; на фиг.3блок-схема установки, позволяющей проводить измерение тепловых параметров предлагаемым способом.

Греющие импульсы 1 (фиг. 1) имеют прямоугольную форму, их амплитуда равна рабочему напряжению при постоянном смещении, длительность их больше, а время между ними меньше времени тепловой релаксации диода. Изме-. рительные импульсы напряжения 2 и 3 имеют форму прямоугольного треугольника, максимальная амплитуда которых равна удвоенному знвчению порогового напряжения.

Блок-схема установки, позволяющей проводить измерение тепловых параметров предлагаемым способом, блок 4 питания (формирует греЮщие и измерительные импульсы),термостат 5, блок б контроля греющих импульсов 3, бло5 97430 ки контроля 7 и 8 измерительных импульсов.

Измерения для диодов с односторонним теплоотводом производят следующйм образом. 3

Первоначально определяются пороговые значения тока и напряжения измерительных импульсов, следующих

5а импульсами греющего напряжения (форма импульсного напряжения показана на фиг; 1) и температура теплоотводящего электрода (T ). Затем импульсы греющего напряжения убираются и измеряются эти же значения (форма импульсного напряжения показана на фиг. 2) при внешнем разогреве диода. Окружающие температуры, при которых пороговые значения тока и напряжения измерительных импульсов становятся равными пороговым зна- 2в чениям тока и напряжения соответствующих измерительных импульсов при наличии импульсов греющего напряжения, определяют температуры границ рабочечего слоя. Максимальная температура

Т равна температуре дальней от

ЯС 3( теплоотводящего электрода границе рабочего слоя, минимальная Т„„,.„- ближней. Затем определяется тепловое сопротивление между теплоотводящим элект 36 родом и ближайшей к нему границы рабочего слоя (к. ) и средний градиент температуры (() в рабочем слое по формулам

3S кр

Т. -Т т р гДе P = БРЗР, lpP - рабочее напряжение и ток диода при постоянном смещении сост- le ветственно, равное напряжению и току при греющих импульсах; - толщина рабочего слоя, являющаяся конструктивным параметром.

Таким образом, использование пред- 3 ложенного способа позволяет проводить определение большего числа тепловых

5 6 параметров диодов Ганна, таких как тепловое сопротивление между теплоотводящим электродом и ближайшей к нему границы рабочего слоя, температуры на границах рабочего слоя, средний градиент температуры в рабочем слое, качественно проводить оценку теплового сопротивления рабочего слоя. Применение его повышает точность межоперационной разбраковки диодов Ганна по их тепловым параметрам.по сравнению с известными способами.

Формула изобретения

Способ измерения температуры рабочего слоя диода Ганна, заключающийся в том, что на прибор подают импульсы греющей мощности, соответствующей рабочему режиму прибора, длительность которых больше, а паузы меньше тепловой постоянной времени прибора, в паузах на прибор подают измерительные импульсы одинаковой полярности с греющими и с их помощью измеряют величину термочувстви" тельного параметра, по которому определяют температуру в структуре, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности разбраковки диодов Ганна по их тепловым параметрам, дополнительно подают измерительные импульсы противоположной полярнос и по отношению к греющим, чередуя их с измерительными импульсами одинаковой полярности с греющими.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

N 705390, кл. G 01 R 31/26, 1978.

2. Громов В. С. и др. Измерение теплофизических характеристик полупроводниковых приборов.- "Электронная промышленность", 1981, вып. 1 (97), с. 83-84 (прототип).