ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2013, № 1, с. 135-136
ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ
УДК 681.518.3
аппаратно-программный комплекс для измерения тепловых характеристик полупроводниковых приборов © 2013 г. В. И. Смирнов, В. А. Сергеев, А. А. Гавриков, Д. И. Корунов
Поступила в редакцию 14.05.2012 г.
БО1: 10.7868/80032816213010278
Комплекс предназначен для измерения теплового импеданса полупроводниковых (п.п.) приборов, содержащих один или несколько электронно-дырочных переходов. Тепловой импеданс определяет изменение температуры активной области (р—я-перехода) структуры п.п.-прибора относительно корпуса или окружающей среды, вызванное протеканием электрического тока. Измерение этого параметра особенно важно для мощных биполярных транзисторов и светодио-дов, у которых из-за неоднородного распределения плотности тока в приборной структуре и положительной тепловой обратной связи наблюдается возрастание модуля теплового импеданса с увеличением греющего тока. Это может быть использовано для контроля качества приборов [1].
Способ определения теплового импеданса [2] основан на пропускании через п.п.-прибор последовательности греющих импульсов тока с широт-
но-импульсной модуляцией, осуществляемой по гармоническому закону, с последующим измерением отклика на это воздействие — переменной составляющей температуры перехода. Изменение температуры определяется путем измерения прямого падения напряжения на р—я-переходе при малом прямом токе в паузах между греющими импульсами, температурный коэффициент которого известен. Модуль теплового импеданса рассчитывается как отношение амплитуд основных гармоник температуры и греющей мощности, которые вычисляются методом дискретного преобразования Фурье, а фаза теплового импеданса — как разность фаз между этими гармониками.
В состав комплекса входят микропроцессорный блок, предназначенный для генерации греющих импульсов и измерения прямого падения напряжения на р—я-переходе в паузах между грею-
Частотные зависимости модуля и фазы теплового импеданса.
136
СМИРНОВ и др.
щими импульсами; персональный компьютер, взаимодействующий с прибором посредством последовательного интерфейса; программа управления функционированием комплекса и обработки результатов измерения. Комплекс имеет два основных режима работы: режим однократного измерения теплового импеданса на заданной частоте модуляции греющей мощности и режим сканирования по частоте модуляции при заданном греющем токе.
По частотным зависимостям модуля и фазы теплового импеданса (рисунок) могут быть определены компоненты теплового импеданса, соответствующие основным элементам (слоям) конструкции прибора, по которым распространяется тепловой поток: кристалл — монтажная пластина — корпус — печатная плата (точка пайки) — радиатор — окружающая среда. Кроме этого, комплекс позволяет измерять токовые зависимости модуля теплового импеданса на заданной частоте, по крутизне которых можно проводить оценку качества п.п.-приборов.
Основные технические характеристики. Диапазон измерения модуля теплового импеданса от 0.05 до 5000 К/Вт; амплитуда греющих импульсов тока от 10 до 1100 мА; максимальное выходное напряжение 24 В; частота модуляции греющей мощности от 0.001 до 700 Гц; максимальная греющая мощность 25 Вт; погрешность измерения 2%.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках АВЦП "Развитие научно-технического потенциала высшей школы (2009-2011 гг.)", проект № 2.1.2/13930.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сергеев В.А., Ходаков А.М. // ФТП. 2012. № 5. С. 691.
2. Сергеев В.А., Смирнов В.И., Гавриков А.А., Юдин В.В. Патент № 2402783. РФ // БИ. 2010. № 30.
Адрес для справок: 432063, Ульяновск, ул. Гончарова 48/2, УФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, тел./факс. (8422) 44-29-96, тел. (8422) 44-02-11. E-mail: ufire@mv.ru
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
№ 1 2013
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.