Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.VII.1968 55331 KI. 21 2M 31h& MKP GOlr ^/ UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Janusz Przygoda Wlasciciel patentu: Fabryka Pólprzewodników „Tewa", Warszawa (Pol¬ ska) Uklad pomiarowy do kontroli pradów wstecznych i stabilnosci zlacz pólprzewodnikowych diod krzemowych Przedmiotem wynalazku jest uklad pomiarowy do kontroli pradów wstecznych i stabilnosci zlacz pólprzewodnikowych diod krzemowych.W toku produkcji elementów pólprzewodniko¬ wych koniecznym jest dokonywanie pomiarów pa¬ rametrów elektrycznych i porównywanie ich zgodnosci z ustalonymi warunkami technicznymi-.Kontrola ta równiez obejmuje, pomiar wielkosci i stabilnosci pradów wstecznych zlacz gotowych wyrobów w warunkach okreslonej temperatury zlacza.Praktycznie w produkcji takiej spotyka sie pewna ilosc elementów wykazujacych niestabil¬ nosc pradów wstecznych w czasie, w ustalonych warunkach pomiarowych. Na wykresie przedsta¬ wionym na fig. 1 przykladowo uwidoczniono cha¬ rakterystyki zmian pradów wstecznych Ir w cza¬ sie t, trzech wybranych prostowniczych diod krze¬ mowych.Charakterystyka diody A wyjasnia skutki przer¬ wania obwodu pradu wstecznego w trakcie po¬ miaru. Na przykladzie charakterystyki diody B widac, ze czas osiagniecia ustalonej wartosci pra¬ du wstecznego, przy stalej temperaturze zlacza Tj i przy stalym napieciu UR jest duzy, natomiast charakterystyka" diody C jest przykladem nie osiagniecia przez badany element stabilizacji pra¬ du wstecznego.W czasie badan kontrolnych, nalezy wyelimino¬ wac te egzemplarze diod, co do których zachodzi 10 15 20 30 obawa, ze stwierdzona niestabilnosc, moze dopro¬ wadzic w eksploatacji, do przekroczenia dopu¬ szczalnych granic pradów wstecznych i w kon¬ sekwencji, do zaklócenia normalnego toku pracy ukladu, wykonanego przy uzyciu takich diod. Do¬ tychczas do kontroli wartosci pradów wstecznych stosuje sie urzadzenia z wykorzystaniem trady¬ cyjnych ukladów pomiarowych, a wiec z zastoso¬ waniem miernika pradu bezposrednio w obwodzie polaryzacji diody, lub przez wykonanie pomiaru spadku napiecia na kalibrowanym oporniku w ob¬ wodzie polaryzacji diody.Przy uzyciu tych metod stabilnosc diod okresla sie przez przedluzenie czasu obserwacji wskazan wskaznika kontrolnego co w przypadku bardzo powolnych zmian nadmiernie zwieksza praco¬ chlonnosc pomiarów. Kazde skrócenie czasu po¬ miaru przy tych metodach zwieksza szanse doko¬ nania blednej oceny. Wprowadzenie kryterium pewnego dopuszczalnego przyrostu pradu wstecz¬ nego w jednostce czasu i w ten sposób skrócenie czasu obserwacji takze nie zapewnia poprawnej i obiektywnej oceny badanej diody i tez moze spowodowac nieprawidlowa kwalifikacje badanych diod.Celem wynalazku jest usuniecie wszystkich po¬ przednio wymienionych wad i zapewnienie mozli¬ wosci szybkiej i obiektywnej oceny wartosci pra¬ du wstecznego oraz jego stabilnosci w produkowa¬ nych diodach. Cel ten zostal osiagniety przez 553315S331 wykonanie ukladu pomiarowego wedlug wynalaz¬ ku, w którym -wskaznik kontrolny polaczony z centralnym przelacznikiem, przelaczany jest w pomocniczych obwodach skladajacych sie z diody Zenera zasilanej poprzez opornik, ze stabilizowa¬ nego zasilacza, z polaczonych do jej katody opor¬ ników bocznikujacych z wlaczonymi diodami za¬ bezpieczajacymi, oraz z oporników ograniczaja¬ cych, polaczonych z anoda tej diody.Diody badane umieszcza sie w komorach klima¬ tycznych. Ilosc diod jednorazowo zaladowanych do jednej komory moze byc tak dobrana, ze czas potrzebny do przeprowadzenia pomiarów, rozla¬ dowania i ponowaego jej zaladowania, jest równy sredniemu czasowi przetrzymywania diod pod na¬ pieciem w czasie niezbednym dla osiagniecia usta¬ lonej wartosci pradu wstecznego. Stosujac prze¬ mienna obsluge komór klimatycznych, mozna czas pomiarów ograniczyc do niezbednego minimum.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykla¬ dzie jego wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 2 przedstawia, schemat ideowy ukladu wedlug wynalazku, fig. 3 — zasade kon¬ troli a fig. 4 przedstawia uproszczona wersje ukladu wedlug wynalazku.Zasada kontroli zostanie wyjasniona przy po¬ mocy fig. 3 na której dioda badana Z wlaczona jest w obwód 4a na zaciski zasilacza stabilizowa¬ nego 3a o napieciu Uz + Up, poprzez opór ogra¬ niczajacy Ro, którego wielkosc wynika z dopu¬ szczalnej mocy strat badanych diod. Napiecie Uz w pomocniczym obwodzie kontrolnym 4b uzyski¬ wane jest ze zródla napiecia 6 stabilizowanego dioda Zenera i zadaniem jego jest utrzymanie sta¬ lej wartosci spadku napiecia na oporze Ro, nieza¬ leznie od wielkosci pradu wstecznego diody bada¬ nej Z, pod warunkiem, ze wielkosc pradu wstecz¬ nego nie przekracza pewnej dopuszczalnej i z góry okreslonej granicy, wynikajacej z wielr kosci napiecia Uz i wielkosci opornika Ro.Napiecie pomocnicze Uz podawane jest na opor¬ nik Ro przez galaz wyrównawcza, skladajaca sie ze wskaznika 2a, opornika Rb i z diody zabezpie¬ czajacej D.Wskaznik 2a, znajdujacy sie w galezi wyrów¬ nawczej, mierzy wartosc pradu wyrównawczego, plynacego pod wplywem róznicy napiecia Uz i spadku napiecia na opornosci Ro, powstalego w wyniku plynacego przezen pradu wstecznego dio¬ dy badanej. Poniewaz ta róznica napiec przy sta¬ lej wartosci napiecia Uz, zalezy tylko od wiel¬ kosci pradu wstecznego badanego elementu, wskaznik 2a moze byc wyskalowany bezposrednio w wartosciach tego pradu. Jezeli do ukladu przedstawionego na fig. 3, zostanie wlaczona dio¬ da zla, zwarta lub przekraczajaca dopuszczalna wartosc pradu wstecznego, to spadek napiecia na opornosci Ro, bedzie znacznie wiekszy, od napie¬ cia zródla pomocniczego Uz i dioda zabezpiecza¬ jaca D, bedzie spolaryzowana w kierunku zapo¬ rowym, nie dopuszczajac do uszkodzenia wskaz¬ nika 2a.Fig.' 2 przedstawia schemat ideowy ukladu .wedlug wynalazku. Uklad ten stanowi zwielokrot¬ nienie ukladu z fig. 3 i sklada sie z dwóch lub wiecej klimatycznych komór 1 z badanymi dio- 20 darni zt— zn, z korttr^itlegó' wskaznika 2, stabili¬ zowanego zasilacza 3 oraz z zespolu obwodów po¬ miarowych 4 z centralnym przelacznikiem 5. Na¬ piecie pomiarowe tJ* pobierane jest z diody 5 Zenera DZ zasilanej"z zasilacza 3 poprzez opornik Rp. Uklad na fig. 4 przedstawia w wersji'upro¬ szczonej odmiane ukladu pomiarowego z fig. 2.Odmiana polega na zastosowaniu do wszystkich obwodów pomiarowych tylko jednej galezi wy- 10 równawczej. Oporniki ograniczajace Roi — Ron, oporniki bocznikujace Cbt — Rbn oraz diody za¬ bezpieczajace % — Dn na fig. 2 i fig. 4 spelniaja role analogiczna jak opisane wyzej elementy Ro, Rb i D w ukladzie fig. 3.Uklad uproszczony moze znalezc zastosowanie w pomiarach, pod warunkiem dopuszczenia nie¬ wielkich zmian napiecia na zaciskach badanych diod Zi — zn umieszczonych w klimatycznych ko¬ morach Ib, podczas przelaczania wskaznika po¬ miarowego 2b. W ukladzie tym napiecie wyjscio¬ we stabilizowanego zasilacza 3b, nalezy nastawic tak, aby bylo ono suma napiecia pomiarowego Up i napiecia zródla pomocniczego Uz.Zastosowanie ukladu wedlug wynalazku moze byc rozszerzone do badania zlacz pólprzewodni¬ kowych innych elementów, na przyklad tranzysto¬ rów i diod sterowanych.Zaletami ukladu pomiarowego wedlug wynalaz¬ ku jest zabezpieczenie przed uszkodzeniami wskaznika pomiarowego, zabezpieczenie mierzo¬ nych elementów przed uszkodzeniem wskutek / przekroczenia dopuszczalnych dla nich napiec wstecznych, mozliwosc utrzymania praktycznie stalego napiecia pomiarowego niezaleznie od ak¬ tualnie mierzonej wartosci pradu wstecznego, wskaznik wartosci mierzonej moze byc w dowol¬ nej chwili wylaczony z obwodu bez koniecznosci dokonania przerwy w obwodzie mierzonego ele¬ mentu. Niezaleznie od tego uklad pomiarowy mozna w prosty sposób zwielokrotnic i przystoso¬ wac do automatycznych pomiarów duzych serii diod. PL