ГОСТ 18604.2-80
Транзисторы биполярные. Методы измерения статического коэффициента передачи тока

ГОСТ 18604.2-80*
(CT СЭВ 4288-83)

Группа Э29

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ

Методы измерения статического коэффициента передачи тока

Transistors bipolar. Methods for measuring statis current transfer radio

ОКП 62 2312

Дата введения 1982-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 4 июля 1980 г. N 3392 срок действия установлен с 01.01.82 до 01.01.87**

________________

** Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 17.09.91 N 1454 (ИУС N 12, 1991 год). - Примечание изготовителя базы данных.

ВЗАМЕН ГОСТ 18604.2-73

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1985 г.) с Изменением N 1, утвержденным в октябре 1984 г. (ИУС 1-85).


Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает методы измерения статического коэффициента передачи тока на импульсном и постоянном токах.

Общие требования при измерении должны соответствовать ГОСТ 18604.0-83 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4288-83 и Публикации МЭК 147-2 в части метода измерения параметра на постоянном токе.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ТОКА НА ИМПУЛЬСНОМ ТОКЕ

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА
ПЕРЕДАЧИ ТОКА НА ИМПУЛЬСНОМ ТОКЕ

1.1. Метод определения измерением +1 транзистора, включенного по схеме с общей базой

1.1.1. Принцип и условия измерения

1.1.1.1. Значение постоянного тока эмиттера или постоянного тока коллектора и напряжения на коллекторе указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов (далее - в стандартах).

1.1.1.2. Скважность импульсов тока эмиттера должна быть: 10 при токе эмиттера равном или больше 1 мА;

2 при токе эмиттера до 1 мА.

Минимальную длительность импульса рассчитывают по формуле

,

где - максимальное значение статического коэффициента передачи тока, определяемое рабочим диапазоном установки;

- граничная частота коэффициента передачи тока, указывают в стандартах.

Максимальную длительность импульса указывают в стандартах, для мощных высоковольтных транзисторов она должна быть не более 300 мкс.

1.1.2. Аппаратура

1.1.2.1. Параметр +1 следует измерять на установке, структурная схема которой приведена на черт.1.

- измеритель тока эмиттера; - переключатель; - измеряемый транзистор;
, , ..., - резисторы; , - конденсаторы; - генератор однополярных импульсов;
- переключатель поддиапазонов +1; - измеритель постоянного напряжений;
- пиковый вольтметр

Черт.1

1.1.2.2. Значение остаточного тока генератора однополярных импульсов в интервале между импульсами при измерении по среднему значению не должно превышать

, или ,

если ток измеряют по амплитуде импульса,

где - минимально допустимый постоянный ток эмиттера.

1.1.2.3. Источник постоянного напряжения должен обеспечивать постоянный ток коллектора

,

где - максимально допустимый постоянный ток эмиттера.

1.1.2.4. Чувствительность пикового вольтметра , соответствующая полному отклонению стрелки, должна удовлетворять условиям

; ,

где - минимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база;

- калибровочный резистор.

При измерении +1 при токе эмиттера до 1 мА чувствительность пикового вольтметра должна удовлетворять условиям

; .

Пиковый вольтметр должен измерять только импульсную составляющую тока базы.

1.1.2.5. Входное сопротивление пикового вольтметра должно удовлетворять условию

,

где - максимальное значение сопротивления в цепи базы.

Если меньше указанного значения, то учитывают его шунтирующее действие. Пиковый вольтметр градуируют в значениях или +1.

1.1.2.6. Значение сопротивления резистора в цепи эмиттера (или внутреннего сопротивления источника тока эмиттера) рассчитывают, исходя из формулы

,

где - максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер-база для данного поддиапазона тока эмиттера.

Если нормировано максимальное напряжение насыщения база-эмиттер, то

,

где - напряжение насыщения база-эмиттер.

1.1.2.7. Значение сопротивления резистора для данного поддиапазона постоянного тока эмиттера должно выбираться из условия

, .

1.1.2.8. Сопротивление токосъемного резистора в цепи базы, предназначенное для поддиапазона наименьших значений +1, зависит от выбранного поддиапазона постоянного тока эмиттера:

; ;

.

где - минимальное значение параметра;

, , … - калиброванные резисторы, значения которых выбирают в зависимости от перекрытия поддиапазонов, на которые разбивают весь диапазон значений измеряемого параметра +1 или ;

, - перекрытия поддиапазонов по сопротивлению, значения которых должны быть в пределах от 2 до 3,3.

Значения сопротивлений резисторов , , … подбирают с погрешностью ±1%.

Для измерителей с цифровым отсчетом 10.

Примечания:

1. Переключение поддиапазонов значений допускается осуществлять делителем в пиковом вольтметре. Вместо пикового вольтметра допускается применять осциллограф.

2. Схема включения калибровочного и токосъемных резисторов может отличаться от приведенной на черт.1, если она обеспечивает значение погрешности, не превышающей значение погрешности измерительной установки.

1.1.2.9. Емкость конденсатора , блокирующая источник коллекторного напряжения и обеспечивающая спад напряжения коллектора, не превышающий 10% от заданного за время действия импульса тока эмиттера, рассчитывают по формуле

,

где - длительность импульса тока эмиттера.

Емкость конденсатора может быть меньше указанного или он может отсутствовать, если источник коллекторного напряжения способен обеспечить ток и спад напряжения коллектора за время не превышает 10% заданного.

1.1.2.10. Емкость конденсатора , предотвращающего появление выбросов тока базы в результате переходных процессов, выбирают из условия

,

где - постоянная времени цепи базы;

- эквивалентное сопротивление, полученное в результате последовательного соединения резисторов , ... в зависимости от положения переключателя ;

- граничная частота коэффициента передачи тока, указывают в стандартах.

Для транзисторов, у которых значение не нормируется, используют значение или () - предельная частота коэффициента передачи тока; - модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте; - частота измерения);

- максимальное значение параметра для данного поддиапазона измерений.

Примечания:

1. Если вышеприведенное условие не может быть выполнено с помощью одного конденсатора, то для каждого значения должно быть найдено соответствующее значение , получаемое как последовательное соединение нескольких конденсаторов.

2. При измерении в режиме измерения с током эмиттера до 1 мА и при длительности фронта импульса тока эмиттера больше, чем значение уменьшают и подбирают экспериментально.

1.1.2.11. Базовый импульс тока не должен иметь выбросов.

Для устранения выбросов могут быть использованы интегрирующие фильтры с постоянной времени, выбранной аналогично .

Примечание. Допускается наличие выбросов на базовом импульсе тока при условии, что измерение проводят после окончания переходных процессов.

1.1.2.12. Для защиты транзистора от перегрузок и паразитного возбуждения применяют специальные схемы подключения транзисторов, примеры которых приведены в справочном приложении. Схемы подключения и требования к элементам указывают в стандартах.

Включение защитных элементов не должно приводить к превышению основной погрешности измерительной установки, указанной в настоящем стандарте.

1.1.3. Подготовка и проведение измерения и обработка результатов.

1.1.3.1. Устанавливают заданный в стандартах режим измерения - ток эмиттера и постоянное напряжение от источника питания коллектора.

В цепь эмиттера измеряемого транзистора через резистор подают однополярный импульс тока от генератора однополярных импульсов. Значение тока эмиттера регулируют плавно внутри каждого поддиапазона измерения и ступенчато от поддиапазона к поддиапазону и контролируют прибором . Регулировку тока осуществляют плавным (или ступенчатым) изменением амплитуды напряжения генератора однополярных импульсов или плавным изменением сопротивления резистора . Допускается установка тока эмиттера в виде дискретного ряда фиксированных значений без плавной регулировки.

Допускается проводить измерения на одиночных импульсах.

На коллектор измеряемого транзистора подают постоянное напряжение от источника постоянного напряжения. Значение регулируют плавно внутри каждого поддиапазона и ступенчато от поддиапазона к поддиапазону. Допускается подача напряжения на коллектор в виде импульса, который начинается раньше и заканчивается позже импульса тока эмиттера. При этом конденсатор из схемы измерения исключают.

Допускается установка напряжения на коллекторе в виде дискретного ряда фиксированных значений без плавной регулировки.

В момент отсутствия импульса тока эмиттера значение напряжения на коллекторе может отличаться от значения, оговоренного в стандартах. Однако при этом должно соблюдаться условие , граничное напряжение указывают в стандартах.

Если граничное напряжение не нормируется, то , где - максимально допустимое постоянное напряжение коллектор-база, указывают в стандартах.

1.1.3.2. Переключатель ставят в положение 1 и производят калибровку. Пиковый вольтметр подсоединен к резистору . Плавным изменением чувствительности пикового вольтметра добиваются, чтобы стрелка отклонялась на заданную при калибровке отметку шкалы (если индикатор цифровой - при калибровке должно высвечиваться определенное число).

1.1.3.3. Не меняя найденной при калибровке чувствительности пикового вольтметра , переключатель ставят в положение 2. Переключателем добиваются того, чтобы стрелка находилась в пределах рабочей части шкалы. По положениям переключателя и стрелки пикового вольтметра определяют значение параметра .

1.1.4. Показатели точности

Основная погрешность измерительных установок, использующих для измерения стрелочные приборы, должна находиться в пределах ±5% конечного значения рабочей части шкалы и в пределах ±10% измеряемого значения в начале рабочей части шкалы.

При измерении параметра в режиме измерения при токе эмиттера до 1 мА основная погрешность измерительных установок должна находиться в пределах ±10% конечного значения шкалы и в пределах ±15% измеряемого значения в начале рабочей части шкалы.

Для измерителей с цифровым отсчетом основная погрешность должна находиться в пределах ±5% ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета измеряемого значения в режиме измерения с током эмиттера, равным или большим 1 мА, и в пределах ±10% ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета измеряемого значения в режиме измерения при токе эмиттера до 1 мА.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Метод измерения в схеме с общим эмиттером

1.2.1. Принцип и условия измерения

Условия измерения соответствуют требованиям, указанным в п.1.1.1.

1.2.2. Аппаратура

1.2.2.1. Параметр следует измерять на установке, структурная электрическая схема которой приведена на черт.2.

- измеряемый транзистор; - генератор однополярных импульсов; - измеритель напряжения;
- источник питания напряжения коллектора; - конденсатор; , - резисторы;
- переключатель; - пиковый вольтметр

Черт.2

1.2.2.2. Выбор основных элементов схемы измерения следует производить в соответствии с требованиями пп.1.1.2.2-1.1.2.4; 1.1.2.6; 1.1.2.7; 1.1.2.9; 1.1.2.12 со следующими дополнениями и уточнениями:

а) значение сопротивления резистора и напряжения источника питания коллектора должны выбираться из условий:

;

.

Резисторы и могут включаться в любом участке цепи, где протекают измеряемые токи, при этом основная погрешность измерительной установки не должна превышать значения, указанного в п.1.1.4. Допускается вместо резистора использовать генератор тока, обеспечивающий задание тока коллектора, оговоренного в стандартах.

б) входное сопротивление пикового вольтметра должно выбираться из условий:

;

;

в) пиковый вольтметр может отсутствовать, если задание и измерение тока обеспечиваются с помощью прецизионных резисторов или другим способом.

1.2.2.3. Допускается вместо генератора однополярных импульсов использовать источник питания постоянного тока. При этом схема измерения и требования к конкретным элементам уточняются в стандартах на конкретный тип транзистора.

1.2.3. Подготовка и проведение измерений и обработка результатов

1.2.3.1. Требования к режиму измерения и должны соответствовать указанным в п.1.1.3.1 применительно к данной схеме измерения.

1.2.3.2. Переключатель устанавливают в положение 2. Регулировкой амплитуды генератора однополярных импульсов устанавливают заданное значение тока , которое определяют как

.

Регулировкой напряжения в момент действия импульса базового тока устанавливают напряжение на коллекторе, равное .

1.2.3.3. Переключатель устанавливают в положение 1. Постоянный ток базы определяют как

.

1.2.3.4. Статический коэффициент передачи тока определяют как

.

1.2.3.5. Заданное значение тока коллектора может быть установлено изменением значения сопротивления резистора при постоянной амплитуде напряжения генератора однополярных импульсов или источника питания постоянного тока.

При заданных значениях напряжения и тока коллектора параметр определяется значением сопротивления резистора . Сопротивление резистора определяют по формуле

,

где - значение измеряемого параметра, соответствующего условию

;

- напряжение, соответствующее полному отклонению стрелки шкалы пикового вольтметра, которое должно быть ;

- наименьшее значение амплитуды импульса тока коллектора, определяемое рабочим диапазоном измерительной установки для данного значения сопротивления резистора . Если напряжение, соответствующее полному отклонению стрелки пикового вольтметра, равно , то .

1.2.4. Показатели точности измерения

1.2.4.1. Показатели точности измерения соответствуют требованиям, указанным в п.1.1.4.

1.3. Метод измерения с помощью нуль-индикатора

1.3.1. Принцип и условия измерения

1.3.1.1. Измерение производится по принципу моста, значение измеряемого параметра соответствует отношению значений сопротивлений резисторов в цепях базы и коллектора.

1.3.1.2. Условия измерения соответствуют требованиям, указанным в п.1.1.1.

1.3.2. Аппаратура

1.3.2.1. Параметр следует измерять на установке, структурная схема которой приведена на черт.3.

- измеряемый транзистор; , , - резисторы; - источник питания напряжения коллектора;
- конденсатор; - измеритель напряжения; - нуль-индикатор

Черт.3

1.3.2.2. Выбор основных элементов схемы измерения следует производить в соответствии с требованиями пп.1.1.2.2, 1.1.2.3, 1.1.2.6, 1.1.2.7, 1.1.2.12 со следующими дополнениями и уточнениями:

а) емкость конденсатора должна выбираться в соответствии с требованиями п.1.1.2.9 к конденсатору ;

б) пределы изменения резистора должны соответствовать

;

в) чувствительность и входное сопротивление нуль-индикатора определяют из соотношения

,

где - изменение значения сопротивления в цепи коллектора, соответствующее изменению измеряемого параметра на одну значащую цифру

;

- чувствительность нуль-индикатора;

- входное сопротивление нуль-индикатора;

г) значение сопротивления резистора должно соответствовать требованиям п.1.1.2.7. Максимальное значение сопротивления резистора выбирают из условия

,

где - выходное сопротивление генератора однополярных импульсов, которое должно соответствовать требованиям п.1.1.2.6.

1.3.3. Подготовка и проведение измерений и обработка результатов

1.3.3.1. Основные требования к режиму измерения транзистора и должны соответствовать указанным в п.1.1.3.1.

1.3.3.2. От генератора однополярных импульсов задают постоянный ток эмиттера . От источника постоянного напряжения коллектора устанавливают заданное значение напряжения .

1.3.3.3. Изменяя сопротивление резистора , добиваются равенства напряжений (при этом напряжение на входе нуль-индикатора должно быть равно нулю). Допускается изменять сопротивление резистора при постоянном .

1.3.3.4. Параметр определяют по формуле

.

1.3.4. Показатели точности измерения

Показатели точности измерения должны соответствовать указанным в п.1.1.4.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ТОКА НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

2.1. Принцип и условия измерения

2.1.1. При измерении параметра на постоянном токе должны соблюдаться условия в диапазоне рабочих температур:

,

где - обратный ток коллектора, указывают в стандартах.

Если обратный ток коллектора не соответствует указанному неравенству, необходимо учитывать дополнительную погрешность, вносимую значением .

2.1.2. Режим измерения по постоянному току: значение постоянного тока эмиттера или постоянного тока коллектора и постоянного напряжения коллектор-база указывают в стандартах.

2.2. Аппаратура

2.2.1. Параметр или +1 следует измерять на установке, структурная электрическая схема которой приведена на черт.4.

, , - измерители постоянного тока; - измеритель постоянного напряжения;
- токозадающий резистор; - измеряемый транзистор; - источник питания напряжения
коллектора; - источник питания постоянного тока эмиттера

Черт.4

2.2.2. Значение токозадающего сопротивления (резистора или внутреннего сопротивления источника постоянного тока эмиттера) должно соответствовать требованиям п.1.1.2.6 к резистору .

2.2.3. При измерении параметра задают постоянный ток коллектора и прибор из схемы исключается. При измерении параметра +1 задают постоянный ток эмиттера и прибор из схемы исключается.

2.2.4. Постоянный ток базы измеряют прибором или по падению напряжения на калиброванном сопротивлении, включенном вместо прибора , требования к которому соответствуют указанным в п.1.1.2.8.

2.2.5. Падение напряжения на приборах , или калиброванном сопротивлении в цепи базы должно быть меньше или равно 0,1 .

2.2.6. Допускается измерение параметра при заданном постоянном токе эмиттера и при напряжении на коллекторе, равном нулю.

Падение напряжения в цепи базы не должно превышать 50 мВ. Требования к элементам схемы при этом аналогичны требованиям к соответствующим элементам схемы черт.4.

2.3. Подготовка и проведение измерения

2.3.1. Измеряемый транзистор подключают к схеме. Устанавливают заданный в стандартах режим измерения по постоянному току.

2.3.2. При измерении ток коллектора и ток базы определяют соответственно по показаниям приборов и , при измерении +1 токи эмиттера и базы определяют по показаниям приборов и .

2.4. Обработка результатов

Значения параметров определяют по формулам:

или .

2.5. Показатели точности измерения

Показатели точности измерений соответствуют требованиям, указанным в п.1.1.4.

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ПРИМЕРЫ СХЕМ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ВЧ И СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ К СХЕМАМ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ТОКА , ПРЕДСТАВЛЕННЫМ НА ЧЕРТ.1-3 НАСТОЯЩЕГО СТАНДАРТА

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

Схемы подключения транзисторов к схемам измерения параметра , высокочастотные параметры которых удовлетворяют соотношению

,

где - граничная частота коэффициента передачи тока, МГц;

- постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте, пс, приведены на черт.1.

- экран; - измеряемый транзистор; - ограничитель напряжения;
, - блокировочные конденсаторы

Черт.1

1.1. Конденсаторы и блокируют выводы транзистора по высокой частоте с целью повышения устойчивости и избежания паразитного самовозбуждения. Эти конденсаторы монтируют непосредственно на выводах контактного устройства. Длину соединительных выводов необходимо сокращать до минимальной. Рекомендуется применение контактных устройств, в которых номинальные значения емкостей и являются составной частью конструкции. Значения емкостей и выбирают в пределах от 30 до 20000 пФ.

Следует обеспечивать условия для уменьшения погрешности измерения за счет падения напряжения на соединительных проводах и контактах путем разделения контактов и соединительных выводов контактного устройства на токовые и потенциальные.

1.2. Для уменьшения проходной емкости эмиттера и коллектора контактного устройства отделяют выводы эмиттера и коллектора друг от друга электростатическим экраном.

1.3. Принимают меры к уменьшению взаимной индукции между выводами контактного устройства.

1.4. Вывод корпуса транзистора присоединяют к корпусу (к земле) измерительной установки через конденсатор (по высокой частоте). В этом случае номинал емкости выбирают в пределах от 10000 до 50000 пФ, а требования к монтажу аналогичны требованиям к монтажу конденсаторов и .

1.5. Примеры схем ограничителя напряжения , предназначенного для защиты эмиттерного перехода от случайных увеличений напряжения обратной полярности и для ограничения напряжения холостого хода на зажимах контактного устройства при отключении транзистора, приведены на черт.2 и 3 приложения. Схема на черт.3 ограничивает напряжение на уровне ±(0,5-0,6) В, на черт.2 - на уровне ±(1,5-1,8) В.

Черт.2

Черт.3

Уровень ограничительного напряжения выбирают в 1,5-2 раза больше, чем прямое падение напряжения на зажимах измеряемого транзистора.

2. Схема подключения транзисторов к схемам измерения параметра , электрические параметры которых не удовлетворяют неравенству, приведенному в п.1 приложения, представлена на черт.4.

, , - нагрузочные резисторы; , , - проходные конденсаторы;
, , - полосковые передающие линии с волновым сопротивлением , ,

Черт.4

2.1. Волновые сопротивления линий выбирают в пределах от 20 до 150 Ом. Рекомендуемые значения: 20 Ом, 50 Ом, 50 Ом.

Следует обеспечивать условия для устранения паразитных связей между линиями, подключенными к различным выводам транзистора.

2.2. Нагрузочные резисторы передающих линий равны волновым сопротивлениям соответствующих линий:

; ;

Нагрузочные резисторы включают последовательно в цепи выводов транзисторов на всех частотах.

Так как значения их малы, они не влияют на результаты измерения параметра , в противном случае необходимо принимать меры, исключающие это влияние.

2.3. Значения емкостей проходных конденсаторов , , , которые выбирают в пределах от 300 до 10000 пФ, не сказываются на результатах измерения параметра .

2.4. Следует обеспечивать условия для устранения паразитной связи между передающими линиями в цепях различных выводов транзистора и к уменьшению проходной емкости между выводами эмиттера и коллектора контактного устройства (, где - паразитная емкость между выводами коллектора и эмиттера контактного устройства; - емкость между выводами коллектора и эмиттера измеряемого транзистора).

2.5. Ограничитель напряжения должен соответствовать требованиям, изложенным в п.1.5. Дополнительным требованием является увеличение уровня ограничения по сравнению со значением уровня ограничения, указанным в п.1.5, на значение , которое определяется как , и на значение , определяемое как

,

где - ток эмиттера, указанный в стандартах.

2.6. Напряжение коллектор-база при измерении в схеме подключения, приведенной на черт.4, определяют по формуле

,

где - напряжение на источнике питания коллектора.