Правила измерения параметров полупроводниковых приборов.

Тема:   ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

1. Измерение параметров полупроводникового диода
2. Измерение параметров транзисторов

1. Измерение параметров полупроводниковых диодов

Основные параметры диодов и стабилитронов малой мощности следующие: постоянное прямое напряжение диода Uпр, при заданном постоянном прямом токе; постоянный обратный ток Iобр при заданном обратном напряжении; напряжением стабилизации UСТ(для стабилитронов) при протекании заданного тока стабилизации; емкость диодаи дифференциальное сопротивление. Туннельные диоды характеризу-ются еще пиковым током Iптоком впадины Ів, напряжениями пика и впадины Uпи Uви напряжением раствора Uрр. Статические  параметры  полностью  характеризуют  вольтамперную характеристику  диода,  что  вполне  достаточно  для  проверки  работоспособности элемента и расчета схем.
рис. 1
Схемы  соединения  приборов  для  измерения  прямой  и  обратной  ветвей вольтамперной характеристики диодов показана на рис.1 а),б),в).
При оценке параметров прямой ветви от источника постоянного тока
(рис. 1, б)
  с  внутренним  сопротивлением
Rист
задается  определенная  величина  тока,  независящая  от  изменения  падения  напряжения  на  испытуемом  диоде. Дифференциальное  сопротивление  диода  в  различных  точках  его  вольтамперной харак теристики различно
(рис.  1, а):
   rд = ΔU/ΔI
. При  измерении  параметров  обратной  характеристики  диодов 
(рис.  1,  в)
необходимо,  чтобы  источник  питания  имел  малое  внутреннее  сопротивление (источник напряжения), так как величина обратного тока невелика и незначительное ее изменение приводит к большому изменению (
на большом Roбрдиода
). В области пробоя сопротивление диода вновь резко уменьшается и необходимо регулировать  ток.  Эту  область  характеристики  надо  исследовать  осторожно  во избежание повреждения диода. Современные радиоизмерительные приборы позволяют снять вольтамперную характеристику  достаточно  точно.  Напряжения  измеряют  высокоомным  (
107 Ом
) цифровым вольтметром, а тока — цифровым миллиамперметром. При отсутствии цифрового миллиамперметра измерение тока можно осуществить косвенным образом, включив в цепь диода образцовый резистор, на котором измеряется падение напряжения

2. Измерение параметров транзисторов

Основными эксплуатационными характеристиками транзисторов являются параметры малогосигнала,  которые  измеряются  в  линейных  режимах  и  используются  при расчетах  схем  усилителей  на  транзисторах.  Это  параметры  транзистора, представленного эквивалентным 4-полюсником. Чаще всего на практике применяется система h- параметров. Она просто реализуется в измерительной схеме, создавая режим короткого замыкания (
КЗ
) или холостого хода (
XX
) на выходе или входе транзистора.
где
u1, i1 — напряжение и ток на входе транзистора
u2, i2 — напряжение и ток на выходе транзистора
h11 = u1/i1
h21 = i2/i1 при КЗ на выходе
h22 = u1/u2
h22=i2/u2 при ХХ на входе
Задавая i1и u2и измеряя u2и i1, можно определить все h-параметры. На
рис.2
изображена схема соединений для определения h11б(в схеме с общей базой). Режим КЗ на выходе по переменному току создается конденсатором Скз.
рис. 2
Измерительный переменный сигнал подается от генератора G1 с большим внутренним сопротивлением Ri(генератор тока). Если  напряжение  е  и  внутреннее  сопротивление генератора  величины постоянные,  то  вольтметр,  измеряющий  напряжение  U11 можно  градуировать непосредственно в значениях параметра h11. Аналогично можно измерить и остальные параметры.Рассмотренный принцип измерения использован в приборе Л2-22. Измерения проводятся на частоте 1 кГц.

Для удобства оператора и исключения ошибки отсчета в приборе применена дискретная установка напряжений и токов. Источник тока коллектора имеет защиту от перегрузки, которая одновременно является защитой испытуемого транзисторапри неправильном выборе полярности. При перегрузке зажигается сигнальная лампа.
рис. 3
рис. 4
Иногда при измерении h-параметров ВЧ- и СВЧ  - транзисторов возникает паразитная  генерация,  которая  может  привести  к  неправильным  показаниям.  В приборе Л2-22 предусмотрена индикация такой генерации.

Параметры большого сигнала характеризуют работу транзистора в нелинейных режимах, при которых токи и напряжения между электродами меняются в широких пределах.

Параметры  большого  сигнала — напряжение  насыщения,  статический коэффи  циент передачи, временные параметры переключения — используются при расчете ключевых схем и генераторов.

Измерение  статического  коэффициента  передачи  тока  в  схеме  с  общим эмиттером.
Параметр h21Э является одним из наиболее важных.
Его можно измерять на пос тоянном и импульсном токе (
рис. 3).


По  определению КБОБКБОKIIIIh−−=21но  поскольку  всегда Iкбо  << IK, то  практически КБОБKЭIIIh−=21Если ток базы Iб >> Iкбо, то можно считать h21≈ IK/IБВ  рассматриваемой схеме от генератора импульсноготока G1 задается ток эмиттера Iэ = Iк + IБ, а импульсным вольтметром PV1 измеряется падение напряжения, создаваемое базовым током на резисторе RБ. Оно пропорционально току IБ  :  IБ  = IЭ/(h21Э + 1), при  чем Iэ = const.

Шкала  прибора  обратно  пропорциональна  величине  h2lЭ,  что  является недостатком метода. Достоинство же заключается в том, что отсутствует влияние обратных токов и не требуется перестройка режима при смене транзистора.

Измерение  обратного  тока  коллектора.  Обратный  ток  коллектора Iкбомаломощных транзисторов при нормальных условиях не превышает 10...20 мкА. Схема соединений изображена на рис. 4. Это ток через переход коллектор—база при заданном обратном напряжении и разомкнутом выводе эмиттера.Обратный  ток  эмиттера Iэбои  обратный  ток  коллектор—эмиттер Iкэпри заданном сопротивлении в цепи базы измеряются аналогичным способом.