Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения параметров полупроводниковых приборов. Технический результат, заключающийся в повышении точности измерения теплового сопротивления переход-корпус транзисторов, достигается путем того, что в устройство для измерения теплого сопротивления транзисторов введен генератор импульсов коллекторного напряжения, при этом управляющий вход генератора импульсов соединен с клеммой запуска, а выход - с клеммой для подключения коллектора транзистора и счетным входом счетчика, вход схемы формирования двух опорных напряжений соединен с выходом источника постоянного эмиттерного тока. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2185634
Класс(ы) патента: G01R31/26
Номер заявки: 2000127414/09
Дата подачи заявки: 31.10.2000
Дата публикации: 20.07.2002
Заявитель(и): Ульяновский государственный технический университет
Автор(ы): Сергеев В.А.
Патентообладатель(и): Ульяновский государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля качества и оценки температурных запасов биполярных транзисторов.
Известно устройство для измерения теплового сопротивления транзисторов (см. а. с. СССР 1020789. Устройство для измерения теплового сопротивления транзисторов /В.А. Сергеев, бюл. 20, 1983), содержащее генератор линейно нарастающего коллекторного напряжения, источник стабильного эмиттерного тока, клеммы для подключения испытываемого транзистора, источник двух опорных напряжений, схему сравнения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), реверсивный счетчик и индикатор.
Принцип работы известного устройства состоит в том, что после установки испытываемого транзистора в контактную колодку (по схеме включения с общей базой) по сигналу "Запуск" генератор линейно нарастающего напряжения вырабатывает импульс линейно нарастающего напряжения Uк(t) длительностью Тизм, которое поступает на коллектор испытываемого транзистора и на один из входов схемы управления, а источник стабильного тока при этом вырабатывает импульс постоянного тока Iэ (такой же длительности Тизм), который поступает в эмиттер испытываемого транзистора. В качестве температурочувствительного параметра в известном устройстве используется падение напряжения на эмиттерном переходе UЭБ. Это напряжение с эмиттера испытываемого транзистора поступает на измерительный (аналоговый) вход АЦП, на запускающий вход которого поступают два коротких запускающих импульса, вырабатываемые схемой сравнения в моменты времени t1 и t2 сравнения напряжения на коллекторе с опорными напряжениями ОП1 и UОП2 соответственно.
Аналогово-цифровой преобразователь быстро, то есть за время τпр≪t2-t1, преобразует напряжение UЭБ(t1) и UЭБ(t2) в последовательности импульсов m1 и m2, которые поступают на счетный вход реверсивного счетчика. При этом реверсивный счетчик управляющими сигналами со схемы сравнения в момент времени t1, устанавливается в режим прямого счета, а в момент времени 2 - в режим вычитания, так что по окончании импульса линейно-нарастающей мощности в счетчике остается число m=m1-m2, пропорциональное изменению температурочувствительного параметра: ΔUЭБ = UЭБ(t1)-UЭБ(t2), которое, в свою очередь, прямо пропорционально тепловому сопротивлению переход - корпус транзистора RTn-k. Это число m высвечивает индикатор.
Недостатком данного устройства является большая погрешность измерения, обусловленная, во-первых, конечным и различным временем преобразования напряжения UЭБ(t1) и UЭБ(t2):τпр1 и τпр2; а, во-вторых, применением реверсивного счетчика в режиме прямого и обратного счета, в результате чего (операции вычитания) погрешность дискретизации и другие аддитивные составляющие погрешности АЦП(а) удваиваются, а относительная погрешность преобразования многократно возрастает
Технический результат - повышение точности измерения теплового сопротивления переход - корпус транзисторов и снижение аппаратурных затрат.
Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее контактную колодку с клеммами для подключения выводов испытываемого транзистора, источник постоянного эмиттерного тока, выход которого соединен с клеммой для подключения эмиттера испытываемого транзистора, клемма, для подключения базы которого соединена с общей шиной, схему формирования двух опорных напряжений, схему сравнения, счетчик и индикатор, причем выходы схемы формирования двух опорных напряжений соединены с двумя входами схемы сравнения, выходы которой соединены с управляющими входами счетчика, а выходы счетчика соединены с входами индикатора. Особенностью является то, что введен генератор импульсов коллекторного напряжения с фиксированной амплитудой и частотой следования и линейно возрастающей длительностью импульсов, при этом управляющий вход генератора импульсов коллекторного напряжения соединен с клеммой запуска, а выход с клеммой для подключения коллектора испытываемого транзистора и счетным входом счетчика, вход схемы формирования двух опорных напряжений соединен с выходом источника постоянного эмиттерного тока.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства, а на фиг.2 - эпюры, поясняющие принцип его работы.
Устройство содержит контактную колодку 1 для подключения выводов испытываемого транзистора, источник постоянного эмиттерного тока 2, схему формирования двух опорных напряжений 3, генератор импульсов коллекторного напряжения 4 с постоянной амплитудой и частотой и линейно нарастающей длительностью импульсов, схему сравнения 5, счетчик 6 и индикатор 7.
Устройство работает следующим образом.
Сразу после установки испытываемого транзистора в контактную колодку 1 в эмиттер транзистора поступает постоянный эмиттерный ток Iэ от источника постоянного эмиттерного тока 2, при этом с выхода генератора импульсов коллекторного напряжения 4 на коллектор испытываемого транзистора поступает малое начальное постоянное коллекторное напряжение UКН для поддержания транзистора в активном режиме. Транзистор будет при этом рассеивать небольшую постоянную мощность Р0=IэUКН и на эмиттере устанавливается некоторое начальное значение напряжения UЭБ0, которое поступает на схему формирования двух опорных напряжений 3, которая вырабатывает опорные напряжения UОП1 и UОП2, абсолютная величина которых определяется начальным значением UЭБ0, а разность (UОП1-UОП2) всегда постоянна, причем UЭБ0>UОП1>UОП2.
При появлении сигнала "Запуск" на управляющем входе генератора коллекторного напряжения 4, он начинает вырабатывать периодические импульсы коллекторного напряжения амплитудой UКМ, периодом T≪τTn-k, (где τTn-k-тепловая постоянная времени переход - корпус для данного типа транзисторов) и линейно возрастающей длительностью
τИ = Sτ•t, (1)
где Sτ - скорость нарастания длительности.
Средняя мощность рассеиваемая транзистором будет в этом режиме изменяться по линейному закону:

Очевидно, что полное время нарастания мощности от Р0 до Р0+IэUКМ составляет это время, за которое длительность импульса изменяется от 0 до Т.
При линейном законе греющей мощности через некоторое время ≥3Tn-k (см. например, Афанасьев Г. Ф., Сергеев В.А., Тамаров П.Г. Устройство для автоматизированного контроля теплового сопротивления переход - корпус мощных биполярных транзисторов. В межвуз. сб. научн. тр. "Автоматизация измерений", Рязань, РРТИ, 1983, с. 86-90) температура эмиттерного перехода будет линейно возрастать, а напряжение на эмиттерном переходе UЭБ(t) соответственно уменьшаться по линейному закону с известным температурным коэффициентом КT:

- крутизна измерения средней греющей мощности.
В моменты времени t1 и t2 - сравнения напряжения UЭБ(t) с опорными напряжениями UОП1 и UОП2 схема сравнения вырабатывает управляющие импульсы, первый из которых запускает счетчик, а второй - останавливает счет импульсов коллекторного напряжения; число m подсчитанных импульсов за время t2-t1 связано с искомой величиной RTn-k простым соотношением, которое легко получается из решения системы уравнений:

откуда

где UОП1- UОП2 - разность опорных напряжений, вырабатываемых схемой формирования двух опорных напряжений 3,
UКМ - амплитуда импульсов коллекторного напряжения,
КТ - температурный коэффициент прямого падения напряжения на эмиттерном переходе транзистора при постоянном эмиттерном токе,
IЭ - величина постоянного эмиттерного тока, вырабатываемого источником 2,
Sτ - скорость (крутизна) увеличения длительности импульсов коллекторного напряжения,
m - число импульсов, подсчитанное счетчиком и высвечиваемое индикатором.
Выбирая параметры схемы, исходя из реальной погрешности измерений в диапазоне 1,0 RTn-k≤102, можно рекомендовать
Заметим еще раз, что транзисторы могут иметь значительный разброс прямого падения напряжения на эмиттерном переходе, поэтому необходима "привязка" UОП1 и UОП2 к исходному (до разогрева) значению UЭБ0.
Формула изобретения: Устройство для измерения теплового сопротивления транзисторов, содержащее контактную колодку с клеммами для подключения выводов испытываемого транзистора, клемму запуска, источник постоянного эмиттерного тока, выход которого соединен с клеммой для подключения эмиттера испытываемого транзистора, клемма для подключения базы которого соединена с общей шиной, схему формирования двух опорных напряжений, схему сравнения, счетчик и индикатор, выходы схемы формирования двух опорных напряжений соединены с двумя входами схемы сравнения, выходы которой соединены с управляющими входами счетчика, а выходы счетчика соединены со входами индикатора, отличающееся тем, что введен генератор импульсов коллекторного напряжения с фиксированной амплитудой и частотой следования и линейно возрастающей длительностью импульсов, при этом управляющий вход генератора импульсов коллекторного напряжения соединен с клеммой запуска, а выход - с клеммой для подключения коллектора испытываемого транзистора и счетным входом счетчика, вход схемы формирования двух опорных напряжений соединен с выходом источника постоянного эмиттерного тока.