150432. lajstromszámú szabadalom • Félvezető eszközök hőellenállásának mérésére szolgáló áramkör

Megjelent: 1963. augusztus 15. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ^r -ÍJ. SZABADALMI LEÍRÁS ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 150.432 SZÁM Nemzetközi osztály: TA—646. ALAPSZÁM Magyar osztály: G 01 r 21 g 11 SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Félvezető eszközök hőellenállásának mérésére szolgáló áramkör Távközlési Kutató Intézet, Budapest Feltaláló: Gerő János oki. villamosmérnök, budapesti lakos A bejelentés napja: 1961. május 30. Félvezető diódákban és tranzisztorokban működésük közben hő keletkezik, melynek elvezetése elsőrendű fontosságú. A hő elvezetésére jellemző paraméter a hőellenállás. A hőellenállás a következőképpen van definiálva: K = A T/P, ahol K a hőellenállás, A T réteghőmérséklet és a környezet hőmérsékletének különbsége C°-ban és P a félvezető eszközben disszipált teljesítmény. Tekintettel arra, hogy réteghőmérséklet közvetlenül nem mérhető' ezért a hőmérsékletet a félvezető eszköz valamely hőfokfüggő paraméterének megváltozásából határozzák meg. Ebből a célból a mérendő félvezető eszközt termosztátba helyezik és lemérik pl. több különböző hőmérsékleten konstans visszfeszültség mellett a visszáram változását vagy konstans előre irányú áram mellett az előre irányú feszültség változását, s ezzel meghatározható az illető félvezető eszközre vonatkozó kalibrációs görbe, mely megadja a vizsgált pramaméter változását a hőmérséklet függvényében. E mérésnél lényeges, hogy a félvezető eszközön átfolyó áram melegítő hatása elhanyagolható legyen. Ezután a félvezető eszközt elektromosan terhelik és a fenti kalibrációs görbe segítségével meghatározzák a fennálló disszipáció hatására fellépő reteghőmrésékletet. Germánium alapanyagú félvezető eszközök mérésére a visszirányú karakterisztikát szokták felhasználni. E célból áramimpulzusokkal melegítik és visszirányú feszültség impulzusokkal az áramimpulzusok szüneteiben oszcilloszkópom mérik a visszkarakterisztika változását a terheletlen állapothoz viszonyítva. A visszkarakterisztika változásból a réteghőmérséklet meghatározható és a felvett teljesítmény mérésével a hőellenállás számolható. Szilícium alapanyagú eszközök mérésére a fenti módszer nem használható, mert a visszáram viszonylag kicsi, s azt nemcsak a hőmérséklet, hanem egyéb, instabilitást okozó, nehezen kézbentartható tényezők is oly mértékben befolyásolják, hogy az meg nem engedhető mérési hibák forrása lehet. Szilícium diódák és tranzisztorok: réteghőmérsékletét az előre irányú karakterisztikából lehet meghatározni. Egyik jól ismert mérési módszer, hogy áramimpulzusokkal melegítik és az impulzusok szüneteiben előre irányú mérőáram impulzust adnak a félvezetőre és oszcilloszkópon mérik a félvezetőn fellépő feszültség változását a terheletlen állapothoz viszonyítva. Az előre irányú mérőfeszültség változásból a réteghőmérséklet változás meghatározható és a fűtő teljesítmény mérésével a hőellenállás számolható. Ez utóbbi módszer nemcsak szilícium., haneim bármely más alapanyagú félvezető eszköz mérésére alkalmas. E módszer kivitelezése nehézkes, inert a fűtőimpulzus mellett a mérőimpulzus változása az oszcilloszkópon alig leolvashatóan kicsi. E nehézség áthidalására egyrészt megfelelő áraimköri megoldások segítségével meg kell akadályozni a fűtőimpulzus megjelenését az oszcilloszkóp ernyőjén, másrészt megfelelő kompenzációs áramkörök segítségével ei kell érni, hogy az oszcilloszkóp ernyőjén csak a mérőimpulzus hőmérséklet okozta változása jelenjen meg. Fenti követelmények miatt rendkívül bonyolult instabil és drága áramkörökre van szükség. A találmány olyan áramkörre vonatkozik, melynek segítségével teljesítmény diódák és tranzisztorok h»ellenállása, az eddig ismert módszereknél lényegesen egyszerűbben mérhetők. A mérőáram egyenáram, mely mindig átfolyik a mérendő, félvezetőn. A mérendő félvezető eszközt