ГОСТ 18604.3-80
Транзисторы. Методы измерения емкостей коллекторного и эмиттерного переходов

ГОСТ 18604.3-80*
(СТ СЭВ 3999-83)

Группа Э29

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ

Методы измерения емкостей коллекторного и эмиттерного переходов

Transistors bipolar. Methods for measuring collector
and emitter capacitances*

______________
* Наименование стандарта. Измененная редакция, Изм. N 2.

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 18604.3-73

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1985 г.) с Изменением N 1, утвержденным в апреле 1984 г. (ИУС 8-84).

ВНЕСЕНО Изменение N 2, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25.06.87 N 2537 с 01.10.87

Изменение N 2 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 10, 1987 год


Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает два метода измерения емкостей коллекторного и эмиттерного переходов:

с использованием резистивно-емкостного делителя,

с использованием моста.

Метод с использованием резистивно-емкостного делителя применяют в производственных измерениях, требующих высокой производительности.

Метод с использованием моста применяют в лабораторных и производственных измерениях, требующих высокой точности.

Общие требования при измерении и требования безопасности - по ГОСТ 18604.0-83.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Ск И Сэ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕЗИСТИВНО-ЕМКОСТНОГО ДЕЛИТЕЛЯ

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РЕЗИСТИВНО-ЕМКОСТНОГО ДЕЛИТЕЛЯ*

______________
* Наименование раздела. Измененная редакция, Изм. N 2.

1.1. Условия измерения

1.2. Частоту измерения, постоянное напряжение источника питания транзистора указывают в стандартах или технических условиях на транзисторы конкретных типов (далее - стандартах).

Частоту измерения выбирают из ряда: 465 кГц, 1, 2, 5, 10, 30, 100, 300 МГц.

1.3. Измерения производят на малом переменном сигнале.

1.1-1.3. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2. АППАРАТУРА

2.1. Емкость следует измерять на установке, структурная электрическая схема которой приведена на черт.1. Емкость измеряют по этой же схеме, при этом эмиттер и коллектор меняют местами.

- измеряемый транзистор; - элемент для развязки; , - конденсаторы;
- электронный измеритель напряжения; - токосъемный резистор; - генератор сигналов;
- измеритель напряжения

Черт.1

Для измерения допускается применять установку, схема которой отличается от схемы, приведенной на черт.1, тем, что генератор сигналов и электронный измеритель напряжения (далее - прибор ) меняют местами (например, при заземленном корпусе транзистора), при этом токосъемный резистор переносят в цепь коллектора.

2.2. Сопротивление токосъемного резистора выбирают из соотношения

,

где - емкость измеряемого перехода;

- угловая частота измерения.

В качестве токосъемного элемента может быть использовано входное сопротивление электронного измерителя напряжения , которое должно удовлетворять условию

.

2.3. Емкость разделительного конденсатора выбирают из соотношения

,

где - выходное сопротивление генератора сигналов.

Конденсатор отсутствует в схеме черт.1, если генератор имеет на выходе собственную разделительную емкость.

2.1-2.3. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.4. Выходное сопротивление генератора сигналов выбирают из соотношения

.

2.5. Емкость блокировочного конденсатора выбирают из соотношения

,

где - модуль полного сопротивления элемента для развязки.

В качестве может быть использован резистор, индуктивность или резонансный контур, настроенный на частоту измерения.

2.6. Активную составляющую полного сопротивления элемента для развязки выбирают из соотношения

,

где - напряжение источника питания коллектора;

- обратный ток коллектора, указывают в стандартах.

2.7. При измерении СВЧ транзисторов допускается:

соединять вывод корпуса с корпусом схемы измерения (с землей), если имеется изолированный корпусной вывод и ни один из электродов транзистора не соединен с корпусом:

применять прибор с входным сопротивлением, равным стандартному волновому сопротивлению 50 или 75 Ом. При этом токосъемным элементом, с которого снимают напряжение, пропорциональное измеряемой емкости, является параллельное соединение резистора и входного сопротивления прибора ;

выбирать активную составляющую полного сопротивления , равную стандартному волновому сопротивлению 50 или 75 Ом;

в качестве токосъемного элемента использовать конденсатор, значение емкости которого должно быть не менее чем в 100 раз больше емкости измеряемого перехода. При этом токосъемный конденсатор шунтируют резистором, значение сопротивления которого выбирают из соотношения

.

2.8. Уровень наводок прибора , вызванных пульсацией напряжения источника питания транзистора , а также внутренними и внешними наводками в схеме при отсутствии измеряемого сигнала, должен быть не более 5% конечного значения шкалы для стрелочных измерителей и не более 2% напряжения сигнала для измерителей с дискретным отсчетом.

2.5-2.8. (Измененная редакция, Изм. N 2).

2.9. Нестабильность чувствительности прибора , нестабильность амплитуды и частоты генератора должны обеспечивать постоянство калибровки с погрешностью ±10% в течение часа работы.

2.10. В справочном приложении представлены примеры схем измерения емкостей и СВЧ транзисторов в соответствии со схемой измерения черт.1 и с учетом дополнительных требований п.2.7.

2.11. Емкости контактодержателя должны удовлетворять требованиям:

,

,

где - емкость между контактами коллектор-база контактодержателя, пФ;

- емкость между контактами эмиттер-база контактодержателя, пФ;

- емкость между контактами коллектор-эмиттер контактодержателя, пФ.

Если емкость соизмерима с емкостью , то вывод эмиттера в схеме, приведенной на черт.1, следует заземлять через емкость не менее 200 пФ. Пример электрической схемы измерения приведен на черт.5 приложения.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.12. Основная погрешность измерительной установки () по схеме, приведенной на черт.1, со стрелочными измерителями должна быть в пределах ±10% конечного значения предела измерения и ±15% измеряемого значения в начале рабочего участка шкалы. При измерении емкостей 3 пФ и менее допускается - ±(20%+0,05 пФ) измеряемого значения в начале рабочего участка шкалы. для измерителей с цифровым отсчетом должна быть в пределах ±(10%+0,05 пФ) измеряемого значения плюс 2 знака младшего разряда дискретного отсчета.

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Перед измерением калибруют шкалу прибора , для чего в схему черт.1 вместо транзистора включают калибровочный конденсатор .

Емкость конденсатора должна выбираться из соотношений:

;

.

Подбор емкости производят с погрешностью в пределах ±2% на любой частоте.

Шкалу прибора считают откалиброванной, если показание его соответствует значению в пределах погрешности измерения и стрелка при этом отклоняется не менее чем на 30% шкалы.

3.2. В схему измерения включают измеряемый транзистор. Задают режим по постоянному току, указанный в стандартах. По шкале прибора отсчитывают показания измеряемой емкости.

3.3. При измерении емкостей, равных или менее 1 пФ, калибровку проводят измерением напряжения с помощью прибора , подключенного через аттенюатор с необходимым ослаблением, при условии, что входное сопротивление прибора согласовано с передающим ВЧ трактом.

Схема калибровки должна соответствовать приведенной на черт.2.

Калибровка

Черт.2

Расчет напряжений производят по формулам:

- при калибровке,

- при измерении,

где - напряжение на генераторе при согласованной нагрузке;

- ослабление аттенюатора;

- измеряемая емкость ( или );

- частота измерения;

- волновое сопротивление передающего ВЧ тракта, равное 50 или 75 Ом.

Шкала прибора может быть проградуирована непосредственно в значениях измеряемой емкости. При этом в режиме калибровки прибор должен показывать значение емкости, удовлетворяющее равенству

,

где - значение емкости, которое показывает прибор в режиме калибровки.

3.4. Измеряемую емкость рассчитывают по формуле

.

3.5. Система калибровки может отличаться от приведенной в пп.3.1 и 3.3, если она обеспечивает правильное соотношение между амплитудой генератора и чувствительностью прибора , погрешность измерения измерительной установки.

3.6. Если при измерении стрелка прибора отклоняется менее, чем на 30% шкалы или уходит за ее пределы, то при калибровке методом калибровочной емкости следует подбирать другую чувствительность прибора или амплитуду генератора и вновь откалибровать шкалу, а при калибровке по схеме черт.2 необходимо изменить значение ослабления аттенюатора .

4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ

4.1. Показатели точности измерений и должны соответствовать установленным в стандартах на транзисторы конкретных типов.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

4.2. Границы интервала, в котором с вероятностью 0,997 находится погрешность измерения , определяют по формуле

,

где - погрешность измерителя емкости;

- коэффициент влияния напряжения коллектора (эмиттера) на измеряемый параметр, определяемый по формуле

,

- производная погрешности измеряемого параметра от напряжения;

- коэффициент, зависящий от закона распределения погрешности измерения и установления вероятности;

для нормального закона распределения и вероятности 0,997 1,96;

, - предельные коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешности; для равномерного закона распределения 1,73.

Для транзисторов, у которых зависимость имеет вид

,

где - коэффициент пропорциональности;

- показатель степени, зависящий от материала транзистора;

- составляющая емкости, не зависящая от напряжения, коэффициент влияния определяют по формуле

.

(Введен дополнительно, Изм. N 2).

5. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ Ск И Сэ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОСТА

5. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОСТА

5.1. Условия измерения - в соответствии с требованиями разд.1.

5.2. Аппаратура

5.2.1. Емкость следует измерять на установке, структурная электрическая схема которой приведена на черт.3 и 4. При измерении емкости подключение выводов эмиттера и коллектора измеряемого транзистора меняют местами.

Черт.3

- измеряемый транзистор; - мост; - конденсатор; - измеритель напряжения

Черт.3

Черт.4

- измеряемый транзистор; - мост; - элемент для развязки; - конденсатор;
- измеритель напряжения

Черт.4

5.2.2. Требование к выбору емкости конденсатора должно соответствовать п.2.5.

5.2.3. Требование к элементу для развязки должно соответствовать п.2.6.

5.2.4. Требование к контактодержателю должно соответствовать п.2.11.

5.2.5. Основная погрешность измерительной установки должна быть в пределах ±2% измеряемого значения плюс 2 знака младшего разряда дискретного отсчета.

5.3. Подготовка и проведение измерений

5.3.1. Перед измерением при отсутствии измеряемого транзистора проводят нулевую регулировку баланса моста согласно его описанию (например, типа Е7-12).

5.3.2. В схему измерения вставляют измеряемый транзистор. Задают режим по постоянному току, указанный в стандартах на транзисторы конкретных типов. Мост вновь балансируют и изменение емкости определяет емкость коллекторного или эмиттерного переходов.

5.4. Показатели точности - в соответствии с требованиями разд.4.

Раздел 5. (Введен дополнительно, Изм. N 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТЕЙ КОЛЛЕКТОРНОГО И ЭМИТТЕРНОГО ПЕРЕХОДОВ СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ С ВОЛНОВЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПЕРЕДАЮЩЕГО ВЧ ТРАКТА 50 ОМ

Черт.1. Схема с включением токосъемного резистора последовательно в цепь базы

Схема с включением токосъемного резистора
последовательно в цепь базы

Черт.1

Черт.2. Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы

Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы

Черт.2

ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТЕЙ КОЛЛЕКТОРНОГО И ЭМИТТЕРНОГО ПЕРЕХОДОВ СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ С ВОЛНОВЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПЕРЕДАЮЩЕГО ВЧ ТРАКТА 75 ОМ

Черт.3. Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы

Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы

Черт.3

Черт.4. Схема с включением токосъемного резистора последовательно в цепь базы

Схема с включением токосъемного резистора последовательно в цепь базы

Черт.4

Основные элементы схем черт.1-4 приложения должны соответствовать требованиям, изложенным в стандарте.

Конденсатор выбирают аналогично конденсатору в соответствии с п.2.3 стандарта.

Черт.5. Схема измерения емкости коллекторного перехода с заземленным эмиттером

Схема измерения емкости коллекторного перехода с заземленным эмиттером

Черт.5