Способ определения степени локализации тока в транзисторе

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ТОКА В ТРАНЗИСТОРЕ, включающий подачу на эмиттер транзистора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер - база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер - база после окончания импульса греющего тока, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа, дополнительно измеряют пиковое значение напряжения эмиттер - база в момент окончания первого импульса греющего тока, фиксируют величину разности между измеренными пиковыми и установившимся значениями, изменяя крутизну заданного фронта импульсов греющего тока, измеряют пиковое зна- ( чение напряжения в момент окончания второго импульса греющего тока, определяют величину разности значений, измеренных после воздействия второго импульса греющего тока, по превышению которой фиксированного значения судят о степени локализации тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д1 С 01 К 31/26 а

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3425335/18-21 (22) 15.04.82 (46) 23.09.84. Бюл. - 35 (72) С.Г. Бузыкин (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.382.3(088.8) (56) 1. Публикации IEEE, Pess. Recond.

1974, с. 140-148.

2, IEEE 13th Annual Procee di ugs.

Reliabilitv Phvsics. n. 142-150. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

ЛОКАЛИЗА1 ИИ ТОКА В ТРАНЗИСТОРЕ, включающий подачу на эмиттер транзистора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер — база, увели„„SU„„1114991 А чение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер — база после окончания импульса греющего тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности способа, дополнительно измеряют пиковое значение напряжения эмиттер — база в момент окончания первого импульса греющего тока, фиксируют величину разности между измеренными пиковыми и установившимся значениями, изменяя крутизну заданного фронта импульсов греющего тока, измеряют пиковое зна- I чение напряжения в момент окончания второго импульса греющего тока, определяют величину разности значений, измеренных после воздействия второго ю ь импульса греющего тока, по превышению которой фиксированного значения судят о степени локализации тока.

1114991

Изобретение относится к контролю параметров готовых полупроводниковых ! приборов и может быть использовано при определении области безопасных режимов транзисторов. 5

Известен способ определения степени локализации тока в транзисторе, основанный на том, что при заданных величинах тока и напряжения на приборе с помощью детектора теплового 1О излучения определяют суммарную площадь кристалла, температура которой максимальна, и по отношению этой площади к полной эффективной площади эмиттера судят о степени локализации 15 тока (1). . Данный способ применим только на стадии изготовления транзисторов (или для бескорпусных транзисторов), поскольку требует непосредственного визуального контакта с кристаллом.

Кроме того, способ требует весьма сложной тепловизионной аппаратуры и вместе с тем не дает достаточно точных количественных характеристик 25 степени локализации. В процессе измерений согласно данному способу существует опасность выхода транзистора из строя при возникновении регенеративного режима, приводящего к вторично- о му пробою, ввиду того, что тепловое сканирование поверхности кристалла транзистора требует времени, существеннд большего, чем время развития вторичного пробоя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения степени локализации тока в транзисторе, включающий подачу на эмиттер транзистора суммы постоян- . ного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо отсутствует, и изме- 45 рение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер — база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения эмиттер — база после окончания импульса греющего тока и определение степени локализации тока из соотноше-55 ния этих двух измерений, при этом

Полученные значения напряжения изобРажают на графике в функции корня квадратного от времени первого измерения, инерполируют их прямой линией, и по отношению угловых коэффициентов этих линий определяют степень концентрации тока (21.

В течение первых 100"500 мкс остывания транзистора после сброса мощности остывание происходит в соответствии с одномерной моделью распространения теплового потока, для которого температура зависит линейно от корня квадратного времени, а также линейной зависимости напряжения эмиттер — база от температуры при постоянном токе эмиттера. Известный способ дает более определенную количественную характеристику степени концентрации, но требует большого количества замеров напряжения эмиттер— база для того, чтобы выделить линейный участок графика, и представляет сравнительно сложный и трудоемкий процесс математической обработки ввиду отсутствия измерения, пропорционального степени локализации, вследствие чего сложно реализовать функцию защиты, предотвращающей развитие вториччого пробоя.

Целью изобретения является повышение производительности способа. (Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу определения степени локализации тока в транзисторе, включающему подачу на эмиттер транзистора суммы постоянного измерительного тока и импульсов греющего тока, подачу между базой и коллектором транзистора коллекторного напряжения, при котором локализация заведомо от-. сутствует, и измерение после окончания импульса греющего тока установившегося значения напряжения эмиттер— база, увеличение коллекторного напряжения до значения, при котором.определяют степень локализации тока, повторное измерение установившегося значения напряжения .эмиттер — база после окончания импульса греющего тока, дополнительно измеряют пиковое значение напряжения эмиттер — база в момент окончания первого импульса греющего тока, фиксируют величину разности между измеренными пиковыми и установившимся значениями, изменяя крутизну заданного фронта импульсов греющего тока, измеряют пиковое значение напряжения в момент окончания второго импульса греющего тока, опре3 1114 деляют величину разности значений, измеренных после воздействия второго импульса греющего тока, по превышению которой фиксированного значения судят о степени локализации тока.

На фиг.1 приведены временные диаграммы токов и напряжений в транзисторе; на фиг.2 — пример блок-схемы устройства, реализующего предлагаемый способ. 1О

Способ определения степени локализации тока в транзисторе основан на следующих физических процессах.

При скачкообразном изменении тока эмиттера транзистора, включенного по схеме с общей базой, от большего значения до меньшего избыточный заряд неосновных носителей в базе рассасывается по базовой цепи и в ней возникает пик тока, амплитуда которого пропорциональна протекавшему ранее эмиттерному току и существенно больше установившегося значения тока базы, а направление противоположно. Амплитуда пика зависит также от скорости сброса тока, поэтому меняя ее, можно менять и амплитуду пика.

Импульс тока, протекая по области . базы, создает падение напряжения на ее внутреннем распределенном сопротивлении. До тех пор, пока ток эмиттера равномерно распределен по площади кристалла, равномерно распределен и заряд в базе и импульс тока равномерно распределяется по всей пассивной области базы. При этом ее эквивалентное сопротивление мало и падение напряжения незначительно.

При возникновении локализации ток концентрируется на отдельных участках структуры транзистора,,ток рассасы40 вания базового заряда гротекает также по малой части области базы и падение напряженид возрастает. Поскольку эффективное сопротивление "задействованнои области базы обратно про

«и 45 порционально площади, по которой протекает эмиттерный ток, то величина падения напряжения на этом сопротивлении от импульса тока, а она равна разности напряжений эмиттер— база непосредственно после сброса тока эмиттера и напряжения после установления электрических процессов в базе, пропорциональна отношению полной электрической площади эмиттера к площади эмиттера "задействованной" в данном электрическом режиме, т.е. степени локализации.

991 4

Способ определения степени локализации тока в транзисторе осуществляется следующим образом.

Ток эмиттера периодически сбрасывается от величины греющего тока 1 до величины измерительного тока 2.

При значениях 3 и 4 напряжения коллектора локализация отсутствует, разность а Ч б-между пиковым значением напряжения эмиттер — база и его установившимся значением при измерительном токе 2 фиксируется на заданном уровне, например О, 1 В, путем изменения скорости сброса тока эмиттера.

Затем устанавливается заданное зн;чение напряжения 5 коллектор - база.

При этом напряжении развивается локализация тока, величина пика напряжения б база — эмиттер и разности этого пика в момент „ и установившегося значения в момент t$ увеличиваютЧ ся. Превышение kUpgf над h 0 проч 1. порционально степени локализации тока в транзисторе.

Устройство (фиг.2) содержит испытуемый транзистор 7, управляемый источник 8 тока эмиттера, источник 9 коллекторного напряжения, регистрирующие блоки (например, цифровые вольтметры с внешним запуском) 10 и

11, блок 12 синхронизации, блок 13 временной задержки, электронный быстродействующий ключ 14, блок 15 сравнения и источник 16 напряжения сравнения.

Управляемый источник 8 эмиттерного тока задает ток в транзисторе 7, а источник 9 задает напряжение коллек1тор — база. В момент времени + ток эмиттера изменяется от большей величины до меньшей, и ток 3q в базоВой цепи имеет вид, изображенный на фиг. 1.

В момент времени -4 блок синхронизации запускает блок 11, фиксирующий пиковое значение напряжения эмиттер — база, и блок 13 временной задержки, который запускает блок 10 в момент времени который фиксирует значение напряжения эмиттер — база после установления переходных процессов в базе ° Разница в показаниях Регистрирующих устройств дает значение ь О 6; которое при малых значениях напряжения на коллекторе незначительно (уровни 3 и

4), а начиная с некоторого значения напряжения, начинает расти пропорционально степени локализации (уровень г

5). Блок 15 сравнивает напряжение на

1114991

Заказ 6764/32

Подписное эмиттере с уровнем, задаваемым источником 16, и по его достижении размыкает ключ 14, который отключает источник коллекторного напряжения и предотвращает выход из cT1юя транзистора 7.

Использование предлагаемого способа определения степени локализации тока в транзисторе позволяет существенно упростить процедуру определения области безопасных режимов транзисторов, что важно при массовом контроле предельно допустимых параметров транзисторов, сократить трудоемкость процесса измерений, а также существенно сократить выход из строя транзисторов при испытаниях, что повы5 шает общий коэффициент выхода годных приборов. Использование предлагаемого способа повышает также общую надежность испытательной аппаратуры, поскольку выход испытуемого транзистора часто приводит к выходу из строя испытательной аппаратуры. Все это повышает производительность способа определения степени локализации тока в транзисторе.

ППП "Патент", г. Ужгоррд, ул. Проектная, 4