×
25.08.2017
217.015.be44

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества. Способ согласно изобретению основан на использовании эффекта увеличения крутизны зависимости напряжения на эмиттерном переходе мощного биполярного транзистора при постоянном эмиттерном токе от коллекторного напряжения при приближении коллекторного напряжения к значению напряжения локализации тока. Контролируемый транзистор включают по схеме с общей базой, задают постоянный эмиттерный ток, на коллектор контролируемого транзистора подают напряжение, представляющее собой сумму линейно нарастающего напряжения, не превышающего предельно допустимое значение для данного типа транзисторов при заданном токе, и малого синусоидального напряжения, при напряжении на коллекторе, близком к нулю, определяют амплитуду переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора и затем определяют значения напряжения на коллекторе контролируемого транзистора, при которых амплитуда переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора становится равной и соответственно, где k1 и k2 - заданные коэффициенты превышения начальной амплитуды , причем k2>k1, и искомое напряжение локализации тока вычисляют по предложенной расчетной формуле. Изобретение обеспечивает повышение точности определения напряжения локализации тока в мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторах при однократном измерении. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

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

Известно, что токораспределение в структурах мощных биполярных транзисторов в активном режиме работы при определенных значениях эмиттерного тока и коллекторного напряжения в результате действия механизмов положительной теплоэлектрической связи теряет устойчивость и весь ток стягивается в локальную область; в структуре прибора образуется так называемое «горячее пятно» - сильно перегретая локальная область (см. Синкевич В.Ф. Физические основы обеспечения надежности мощных биполярных и полевых транзисторов // Электронная промышленность. - 2003. - №2. - С. 232-244). Чаще всего образование «горячего пятна» приводит к необратимым изменениям (разрушениям) приборной структуры, проплавлению базы транзистора и отказу прибора. Линия параметров режима в координатах ток-напряжение, соответствующих локализации тока, определяет одну из границ области безопасной работы транзистора, выход за пределы которой даже на короткое время приводит либо к отказу, либо к ухудшению параметров прибора.

Наиболее близким к предлагаемому и выбранным за прототип способом определения напряжения локализации тока в мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторах без введения контролируемого транзистора в режим «горячего пятна» является способ по патенту 2537519 РФ (см. Патент 2537519 РФ, G01R 31/26, Способ определения напряжения локализации тока в мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторах / Сергеев В.Α., Дулов О.Α., Куликов А.А. - Опубл. 10.01.2015, бюл. №1), состоящий в том, что контролируемый транзистор включается по схеме с общей базой, задается постоянный эмиттерный ток, на коллектор контролируемого транзистора подается сумма линейно нарастающего напряжения, не превышающего предельно допустимое значение для данного типа транзисторов при за данном токе, и малого низкочастотного синусоидального напряжения, измеряют амплитуду , , переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора при трех значениях напряжения UK0, UK1, UK2 на коллекторе контролируемого транзистора соответственно, и искомое напряжение локализации вычисляют по формуле

где , , .

Сущность известного способа состоит в том, что для измерения крутизны зависимости используется малый переменный сигнал, позволяющий повысить точность измерения указанной величины, а значение UКЛ определяется по трем отсчетам зависимости при трех различных коллекторных напряжениях, существенно меньших UКЛ (то есть, по существу, путем экстраполяции зависимости на основе модели, развитой авторами изобретения (см. Сергеев В.А., Дулов О.А., Куликов А.А. Контроль однородности токораспределения в биполярных транзисторах по зависимости коэффициента внутренней обратной связи от коллекторного напряжения // Известия вузов. Электроника. - 2009. - №2. - С. 10-16). Согласно этой модели для случая дефектов электрофизической природы, которые являются наиболее опасными с точки зрения устойчивости токораспределения в мощных биполярных транзисторах, зависимость переменной составляющей напряжения от коллекторного напряжения UK описывается формулой:

где - амплитуда переменного напряжения на эмиттерном переходе при коллекторном напряжении UК близком к нулю, UКЛ - искомое напряжение локализации, b - безразмерный параметр, зависящий от величины дефекта в структуре транзистора, причем, как правило, b<<1. Вид зависимости приведен на фиг. 1. В качестве в известном способе предлагается принять значение переменной составляющей напряжения на эмиттере при UК0<<UКЛ, то есть на «плоском» участке характеристики.

Недостатком известного способа является большая погрешность определения напряжения локализации тока при малой крутизне зависимости . Действительно, относительная погрешность δUкл значения UКЛ, вычисленного по формуле (1), зависит от погрешности δа определения параметров a1 и а2:

Поэтому для более точного расчета UКЛ необходимо уменьшать погрешность δа определения отношений a1 и а2 и выбирать такие значения UК1 и UК2, при которых заметно (в 1,5-2 раза) возрастает по сравнению с начальным значением . Для примера:

при

при

Так как заранее крутизна зависимости неизвестна, то при заданных значениях UK1, UK2 коллекторного напряжения значения a1 и а2 могут мало отличаться от единицы, и погрешность δUкл будет достигать десятков и даже сотен процентов. Многократное повторение измерений требует времени для охлаждения прибора и опасно из-за повышения риска отказа прибора.

Технический результат - повышение точности определения напряжения локализации тока в мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторах при однократном измерении.

Технический результат достигается тем, что контролируемый транзистор включают по схеме с общей базой, задают постоянный эмиттерный ток, на коллектор контролируемого транзистора подают напряжение, представляющее собой сумму линейно нарастающего напряжения, не превышающего предельно допустимого значения для данного типа транзисторов при заданном токе, и малого синусоидального напряжения, при напряжении на коллекторе, близком к нулю, определяют начальную амплитуду переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора и затем определяют значения UК1 и UK2 напряжения на коллекторе контролируемого транзистора, при которых амплитуда переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора становится равной и соответственно, где k1 и k2 - заданные коэффициенты превышения начальной амплитуды , причем k2>k1, и напряжение локализации тока вычисляют по формуле:

где .

На фиг. 1 показана зависимость , характерная для мощных биполярных транзисторов с локализацией тока.

Сущность изобретения состоит в том, что, в отличие от прототипа в предлагаемом способе измеряется не амплитуда переменных составляющих напряжения на эмиттере контролируемого транзистора при заданных значениях напряжения на коллекторе, а напряжение на коллекторе при заданных отношениях амплитуды переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора (фиг. 1) к начальному значению этой амплитуды при напряжении на коллекторе, близком к нулю. Поскольку в предлагаемом способе заданы отношения значений амплитуды переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора, то относительная погрешность δUкл определения напряжения локализации тока будет одинаковой для всех образцов контролируемых транзисторов и определяется значением коэффициента с и относительной погрешностью δu измерения напряжений UК1 и UK2:

На фиг. 2 приведена структурная схема устройства, реализующего способ.

На фиг. 3 приведены эпюры токов и напряжений, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство, реализующее способ, содержит колодку 1 для подключения контролируемого транзистора; устройство управления 2; источник тока 3; генератор линейно нарастающего напряжения 4; генератор низкой частоты 5; сумматор-усилитель мощности 6; разделительный конденсатор 7; устройство выделения огибающей 8; резистивный делитель 9, содержащий три резистора R1, R2 и R3; устройство выборки и хранения 10; два устройства сравнения 11 и 12; регистратор 13 и вычислитель 14. При этом выход устройства управления 2 соединен с запускающими входами источника тока 3, генератора линейно нарастающего напряжения 4, генератора низкой частоты 5 и устройства выборки и хранения 10, выход источника тока 3 соединен с клеммой для подключения эмиттера контролируемого транзистора, выходы генератора линейно нарастающего напряжения 4 и генератора низкой частоты 5 подключены к входам сумматора-усилителя мощности 6, выход которого соединен с клеммой для подключения коллектора контролируемого транзистора, вход устройства выделения огибающей 8 соединен через разделительный конденсатор 7 с клеммой для подключения эмиттера контролируемого транзистора, а выход устройства выделения огибающей 8 соединен с входом резистивного делителя 9 и входом устройства выборки и хранения 10, выход которого соединен с первыми входами устройств сравнения 11 и 12, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами резистивного делителя 9 соответственно, выходы устройств сравнения 11 и 12 соединены с запускающим входом регистратора 13, измерительный вход которого соединен с выходом генератора линейно нарастающего напряжения, а выход - с входом вычислителя 14.

Устройство работает следующим образом. Контролируемый транзистор вставляют в контактную колодку. По сигналу «Пуск» устройство управления 2 вырабатывает управляющий импульс UУУ1 длительностью ТИЗМ (фиг. 3, а), который поступает на запускающие входы соответствующих устройств. В течение действия этого импульса источник тока 3 вырабатывает импульс постоянного тока (фиг. 3, б), поступающего в эмиттер контролируемого транзистора, а генератор линейно нарастающего напряжения 4 и генератор низкой частоты 5 вырабатывают напряжения UКП(t) (фиг. 3, в) и (фиг 3, г) соответствующей формы, которые поступают на входы сумматора-усилителя мощности 6. С выхода сумматора-усилителя мощности 6 усиленное суммарное напряжение UK(t) (фиг. 3, д) поступает на коллектор контролируемого транзистора. Переменная составляющая напряжения (фиг. 3, е) с эмиттера контролируемого транзистора через разделительный конденсатор 7 поступает на вход устройства выделения огибающей 8, с выхода которого напряжение огибающей переменной составляющей напряжения на эмиттере (кривая А на фиг. 3, з) поступает на вход резистивного делителя 9 и устройства выборки и хранения 10. По второму сигналу UУУ2 устройства управления в момент времени t0 (фиг. 3, ж) устройство выборки и хранения 10 фиксирует (запоминает и хранит) значение амплитуды переменной составляющей напряжения на эмиттерном переходе контролируемого транзистора при напряжении на коллекторе, близком к нулю (фиг. 3, з). Напряжение с выхода устройства выборки и хранения 10 поступает на первые входы устройств сравнения 11 и 12, на вторые входы устройств сравнения поступают сигналы с первого (кривая В на фиг. 3, з) и второго (кривая С на фиг. 3, з) выходов резистивного делителя 9. Значения сопротивлений резисторов R1, R2 и R3 выбираются так, чтобы коэффициент деления напряжения на первом выходе резистивного делителя был равен (1+k1), а на выходе второго - (1+k2), где k1 и k2 - заданные коэффициенты превышения начальной амплитуды , например, k1=0,1 и k1=0,4. В моменты времени t1 и t2, когда напряжения на выходах резистивного делителя будут равны начальному значению , то есть когда будут выполняться условия и , устройства сравнения 11 и 12 вырабатывают короткие импульсы (фиг. 3, и), по сигналам которых регистратор 13 измеряет значения напряжения UK1 и UК2 на выходе генератора линейно нарастающего напряжения и передает их в вычислитель 14, который и вычисляет искомое напряжение локализации по формуле (5).

Если крутизна зависимости будет такой малой, что за время действия линейно нарастающего коллекторного напряжения переменная составляющая напряжения на эмиттере не превысит или , или , то значение напряжения UКЛ локализации будет не определенным, и вычислитель выдаст условное значение UКЛ, например, ∞. В этом случае измерения можно провести повторное измерение при других, более низких значениях коэффициентов деления (1+k1), (1+k2). Для этого в предложенном варианте устройства можно предусмотреть несколько резистивных делителей с разными коэффициентами деления.


СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В МОЩНЫХ ВЧ И СВЧ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 259 items.
27.01.2013
№216.012.1ec2

Устройство для очистки жидкости от магнитных частиц

Изобретение относится к очистке технологических жидкостей на предприятиях металлургии и металлообрабатывающей промышленности, а также для очистки природных вод и касается устройства для очистки жидкости от магнитных частиц. Содержит емкость с патрубком, вертикальную перегородку между рабочей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473375
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.08.2013
№216.012.61c1

Способ определения теплового сопротивления цифровых интегральных микросхем

Изобретение относится к измерительной технике. Способ предназначен для использования на выходном и входном контроле качества КМОП цифровых интегральных микросхем и оценки их температурных запасов. Выбранный в качестве источника тепла логический элемент микросхемы нагревают проходящим греющим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490657
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6a98

Ультрафиолетовый светодиодный облучатель

Изобретение предназначено для отверждения ультрафиолетовым излучением полимерных материалов и может быть использовано, в частности, при изготовлении изделий цилиндрической формы и при ремонте поврежденных участков трубопроводов. Изобретение обеспечивает отверждение цилиндрических изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492939
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.01.2014
№216.012.98b6

Способ определения теплового импеданса цифровых кмоп интегральных микросхем

Изобретение предназначено для использования на выходном и входном контроле качества цифровых КМОП интегральных микросхем и оценки их температурных запасов. Сущность: на входы одного или нескольких логических элементов контролируемой микросхемы подают последовательность высокочастотных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504793
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.02.2014
№216.012.a353

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

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507526
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.05.2014
№216.012.c448

Приемник оптических излучений

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в оптических системах передачи информации, датчиках оптических излучений малой интенсивности, измерителях оптических сигналов в физике высоких энергий и т.п. Технический результат - повышение быстродействия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516007
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.07.2014
№216.012.dacb

Способ определения теплового импеданса сверхбольших интегральных схем - микропроцессоров и микроконтроллеров

Способ предназначен для использования на выходном и входном контроле качества сверхбольших интегральных схем (СБИС) - микропроцессоров и микроконтроллеров - и оценки их температурных запасов. В контролируемую СБИС, установленную на теплоотводе и подключенную к источнику питания, загружают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521789
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.10.2014
№216.013.00c3

Твердый смазочный материал для абразивной обработки

Настоящее изобретение относится к твердому смазочному материалу для абразивной обработки, содержащему стеариновую кислоту, дисульфид молибдена, при этом он дополнительно содержит ультрадисперсный порошок диатомита, пропитанный минеральным маслом с поверхностно-активными веществами и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531587
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.11.2014
№216.013.041c

Устройство для обнаружения участников дорожно-транспортного происшествия

Изобретение относится к устройству для обнаружения участников дорожно-транспортного происшествия (ДТП). Устройство содержит установленную между кузовом и передним бампером автотранспортного средства структуру, разделяющуюся в процессе совершения ДТП на отдельные элементы. Элементы содержат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532450
Дата охранного документа: 10.11.2014
10.11.2014
№216.013.04c6

Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент и может быть использовано в металлообработке. Проводят вакуумно-плазменное нанесение износостойкого покрытия из нитрида или карбонитрида титана, алюминия, кремния, молибдена и железа при их содержании в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532620
Дата охранного документа: 10.11.2014
Showing 1-10 of 431 items.
10.01.2013
№216.012.1a74

Воздушная линия электропередачи

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к вопросу удаления гололедных отложений с проводов. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства, повышении его эффективности и автоматизации процесса, расширении областей и условий применения. Линия снабжена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472264
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a75

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов и ограничения колебаний в опасных режимах. Технический результат заключается в повышении эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472265
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a86

Реверсивный электропривод постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике, к электроприводу с двигателем постоянного тока и может быть использовано для плавного пуска, реверса, динамического торможения. Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение напряжения на ключах и коммутационных перенапряжений,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472282
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a87

Магнитно-вентильный преобразователь для электропривода постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике, к электроприводу с двигателем постоянного тока и может быть использовано для плавного пуска, реверса. Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение напряжения на ключах и коммутационных перенапряжений, возникающих в процессе работы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472283
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.01.2013
№216.012.1ec2

Устройство для очистки жидкости от магнитных частиц

Изобретение относится к очистке технологических жидкостей на предприятиях металлургии и металлообрабатывающей промышленности, а также для очистки природных вод и касается устройства для очистки жидкости от магнитных частиц. Содержит емкость с патрубком, вертикальную перегородку между рабочей и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473375
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2043

Карниз крыши здания

Изобретение относится к области строительства, а именно к карнизу крыши здания. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши за счет исключения образования и падения сосулек крупных размеров с карниза крыши. Карниз крыши с консольным свесом, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473760
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.231a

Способ обработки резанием

Способ предназначен для обработки резанием поверхности заготовки, используемой далее на операциях технологического процесса в качестве технологической базы, и включает обработку участков, которые на последующих операциях предназначены для непосредственного контактирования с установочными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474488
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.242f

Способ работы открытой системы теплоснабжения

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в открытых системах теплоснабжения. Способ работы открытой системы теплоснабжения, по которому сетевую воду готовят на ТЭЦ и по подающему трубопроводу теплосети через тепловой пункт направляют в трубопроводы систем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474765
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.2766

Консольный свес кровли

Изобретение относится к области строительства, а именно к консольному свесу кровли здания. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Консольный свес кровли с автоматическим удалением слоя снега, льда и сосулек на свесе снабжен механически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475606
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.2768

Консольный свес кровли

Изобретение относится к области строительства, а именно к консольному свесу кровли жилых и производственных зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности кровли. Консольный свес кровли, включает прикрепленный к нему шарнирно сбивающий орган,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475608
Дата охранного документа: 20.02.2013
+ добавить свой РИД