Измерение параметров полупроводниковых приборов

Тема 11. Измерение электрических параметров диодов, транзисторов и интегральных схем

Лекция 22. Основные сведения

Любое современное радиоэлектронное устройство строится на базе полупроводниковых элементов: диодов, транзисторов и интегральных схем. Характеристики всех этих элементов даются в виде паспортных данных. Однако реальные характеристики в большинстве случаев не совпадают с паспортными данными. Поэтому в тех случаях, когда разработчик не располагает справочными данными или желает получить более точные сведения об имеющихся в его распоряжении полупроводниковых элементах, необходимо провести измерения своими силами и определить наиболее важные их параметры.

К таким параметрам у полупроводниковых диодов и транзисторов относятся прямое и обратное сопротивления по постоянному току, прямые и обратные токи и емкости p - n -переходов, импульсные параметры (прямое импульсное напряжение, время установления и восстановления падения напряжения на p - n -переходе), а также статические параметры транзисторов.

Для интегральных схем параметрами являются быстродействие, потребляемая мощность, помехоустойчивость и нагрузочная способность.

Измерение параметров полупроводниковых приборов

Проверка исправности диодов с помощью омметра. Она может быть произведена с помощью обычного пробника или омметра. Зная полярность омметра, легко определить полярность диода, так как в случае, когда омметр показывает минимальное сопротивление, полярности диода и омметра совпадают. Показания омметра (в омах) при изменении полярности диода будут соответствовать прямому R _пр и обратному R _обр сопротивлениям по постоянному току. Для исправного диода имеет место R _обр >> R _пр.

При проверке исправности диодов желательно использовать омметр с низковольтной батареей E = 1,5...2,0 B, чтобы не превысить напряжения пробоя. Для силовых и точечных диодов это условие не обязательно, так как U _обр ≥ 10 B, для стабилитронов U _обр ≥ 8 B. Однако для СВЧ-диодов U _обр ≤ 1 B и проверка их исправности при E ≥ 1,5 B может дать слишком малые значения для R _обр или при длительном измерении привести к их пробою.

Поэтому для СВЧ-диодов указанный способ проверки не может быть рекомендован. Это условие также относится и к туннельным диодам, для которых U _обр = 0. Следовательно, показания омметра для прямого и обратного направлений будут практически неразличимы.

Проверка исправности транзисторов с помощью омметра. Она также может быть произведена с помощью обычного омметра, в котором используется батарея с напряжением, не превышающим 10 В. При проверке транзистора с помощью омметра необходимо подключить один из его зажимов к базе триода, а другой — поочередно к эмиттеру и коллектору. Если к базе триода подключен положительный зажим омметра, то для исправного триода типа p - n - p оба измерения должны дать значения сопротивлений, лежащие в интервале от 0,1 до 5,0 МОм. Обычно обратное сопротивление эмиттерного перехода бывает больше, чем у коллекторного. Если одно из сопротивлений будет много меньше нижней границы данного диапазона, то это свидетельствует о неисправности триода (например, пробит один из переходов).

При перемене полярности (отрицательный зажим омметра подключен к базе триода) оба указанных измерения должны дать величины сопротивлений порядка нескольких единиц или десятков Ом. Если окажется, что сопротивление одного из переходов много больше нужной величины, то триод следует считать неисправным (например, нарушен контакт между полупроводником и металлическим электродом).

Кроме перечисленных измерений следует проверить сопротивление между эмиттером и коллектором. Если к эмиттеру подключить положительный зажим омметра, то сопротивление между указанными электродами у исправного плоскостного p - n - p -триода должно лежать в пределах от 10 кОм до 1 МОм. При перемене полярности сопротивление между эмиттером и коллектором, как правило, бывает в несколько раз больше. Если измеренные значения сопротивлений оказываются лежащими далеко за указанными пределами, то триод следует считать неисправным. Малое сопротивление обычно характеризует замыкание переходов, большое — нарушение контактов.

С помощью изложенных ранее измерений можно определить, какой из выводов соответствует коллектору или эмиттеру при неизвестной циклёвке триода (расположение базового электрода обычно бывает известно). К эмиттеру относится тот электрод, к которому приложен положительный зажим омметра, когда омметр показывает наименьшее сопротивление.