ГОСТ 18986.22-78
Стабилитроны полупроводниковые. Методы измерения дифференциального сопротивления

ГОСТ 18986.22-78

Группа Э29

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СТАБИЛИТРОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

Методы измерения дифференциального сопротивления

Reference diodes.
Methods for measuring differential resistance

Дата введения 1980-01-01

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18.07.78 N 1939

Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)

ВЗАМЕН ГОСТ 15603-70

ИЗДАНИЕ (август 2002 г.) с Изменением N 1, утвержденным в июне 1982 г. (ИУС 10-82)


Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые стабилитроны и устанавливает два метода измерения дифференциального сопротивления :

- на переменном токе;

- на постоянном токе.

Общие положения при измерении дифференциального сопротивления стабилитронов должны соответствовать требованиям ГОСТ 18986.0-74.

Метод измерения дифференциального сопротивления на переменном токе соответствует СТ СЭВ 3200-81 в части метода измерения дифференциального сопротивления и Публикации МЭК 147-2М (см. приложение 3).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

1.1. Принцип и условия измерения

1.1.1. Метод следует применять:

- для стабилитронов с током стабилизации более 0,25 мА при выполнении условия (1)

10, (1)

где - граничная частота статического режима, Гц;

для стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее при выполнении условия (1) или условия (2)

, (2)

где - общая погрешность измерения дифференциального сопротивления на переменном токе, %;

- общая погрешность измерения дифференциального сопротивления на постоянном токе, %.

1.1.2. Измерение дифференциального сопротивления стабилитронов основано на измерении падения напряжения, вызываемого переменным током с максимальным значением, не превышающим установленного в п.1.2.6, смещенным по постоянному току в точку вольт-амперной характеристики (далее - в.а.х.), в которой проводят измерение.

1.1.3. Значения электрических, температурных режимов измерения дифференциального сопротивления стабилитронов, среда, а также способ закрепления измеряемых приборов должны быть указаны в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.1.4. Изменение температуры окружающей среды за время измерения должно быть в пределах ±2 °С.

1.2. Аппаратура

1.2.1. Измерение проводят на установке, электрическая функциональная схема которой приведена на черт.1.

Черт.1. Электрическая функциональная схема установки для измерений

G - генератор переменного тока; С - разделительный конденсатор; PV - измеритель переменного напряжения; S - переключатель; - калибровочный резистор; VD - измеряемый стабилитрон; G2 - генератор постоянного тока

Черт.1

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2.2. Номинальное сопротивление калибровочного резистора выбирают близким к максимальному измеряемому дифференциальному сопротивлению.

1.2.3. Допускаемое отклонение номинального сопротивления калибровочного резистора должно быть в пределах ±0,5% на частоте измерения, температурный коэффициент сопротивления калибровочного резистора должен быть в пределах ±0,001 °С.

1.2.4. Генератор постоянного тока G2 должен соответствовать следующим требованиям:

- погрешность задания и поддержания тока в процессе измерения должна быть в пределах ±2%;

- выходное сопротивление должно превышать не менее чем в 200 раз максимальное значение измеряемого дифференциального сопротивления на частоте измерения.

1.2.5. Генератор переменного тока при измерении дифференциального сопротивления статической в.а.х. стабилитрона должен обеспечивать частоту, выбираемую из условий:

; (3)

; (4)

10 Гц, (5)

где - частота переменного тока, Гц;

- максимальное значение измеряемого дифференциального сопротивления, Ом;

- минимальное значение измеряемого дифференциального сопротивления, Ом;

- погрешность за счет выбора частоты измерения, %;

- последовательная индуктивность стабилитрона, Г;

- полная емкость стабилитрона, Ф;

- граничная частота статического режима, определение которой приведено в приложении 2.

При измерении на частотах, выбранных по иным соотношениям, необходимо указывать типовое значение функции в рабочем диапазоне частот.

1.2.6. Для стабилитронов с током стабилизации более 0,25 мА максимальное значение переменного тока должно быть в пределах ±10% значения тока стабилизации.

Для стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее максимальное значение переменного тока выбирается из условия обеспечения погрешности измерения в заданных пределах (п.1.5.2).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2.7. Измеритель переменного напряжения должен удовлетворять следующим требованиям:

- погрешность измерения должна быть в пределах ±4%;

- входное сопротивление должно превышать не менее чем в 200 раз сопротивление калибровочного резистора и максимального измеряемого дифференциального сопротивления;

- неравномерность полосы пропускания при изменении выбранной частоты измерения на ±1% должна быть в пределах ±1%;

- полоса пропускания должна быть такой, чтобы обеспечить подавление шума измеряемых стабилитронов до значения, обеспечивающего измерение с заданной общей погрешностью;

- измерительный прибор должен обеспечивать подавление пульсации тока стабилизации генератора G2 с погрешностью в пределах ±1% среднеквадратического значения переменного тока;

- при наличии у измерительного прибора усилителя с регулируемым коэффициентом усиления его шкала градуируется в единицах сопротивления.

1.2.8. Генератор переменного тока G1 должен удовлетворять следующим требованиям:

- нестабильность максимального значения переменного тока в процессе измерения должна быть в пределах ±1%;

- выходное сопротивление должно превышать не менее чем в 200 раз сопротивление калибровочного резистора и максимальное измеряемое дифференциальное сопротивление;

- нестабильность частоты должна быть в пределах ±1% за 8 ч работы генератора.

1.2.9. Номинальное значение емкости разделительного конденсатора С должно удовлетворять соотношению

, (6)

где - выходное сопротивление генератора переменного тока G1, Ом.

1.2.10. Разность сопротивления токоподводящих проводов к измеряемому стабилитрону и к калибровочному резистору не должна превышать 0,005 .

1.2.9, 1.2.10. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2.11. Относительные погрешности средств измерения могут отличаться от указанных в настоящем разделе, при этом общая погрешность измерения должна быть в пределах, указанных в п.1.5.

1.3. Проведение измерений

1.3.1. Генератором постоянного тока G2 устанавливают заданный ток стабилизации .

1.3.2. При использовании измерителя переменного напряжения, не имеющего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, измерение проводят следующим образом:

- измеряют напряжение в положении 1 переключателя S;

- измеряют напряжение в положении 2 переключателя S.

1.3.3. При использовании измерителя переменного напряжения, имеющего усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, измерение проводят следующим образом:

- регулируя коэффициент усиления усилителя измерителя переменного напряжения в положении 1 переключателя S, выставляют на его шкале номинальное значение ;

- в положении 2 переключателя S проводят измерение дифференциального сопротивления.

1.3.2, 1.3.3. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4. Обработка результатов

1.4.1. При проведении измерений согласно п.1.3.2 дифференциальное сопротивление вычисляют по формуле

. (7)

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.5. Показатели точности измерения

1.5.1. Погрешность измерения дифференциального сопротивления стабилитронов с током стабилизации более 0,25 мА должна быть в пределах ±10% с доверительной вероятностью Р=0,95.

1.5.2. Погрешность измерения дифференциального сопротивления стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее с доверительной вероятностью Р=0,95 должна находиться в пределах

(8)

,

где - погрешность из-за влияния нелинейности в.а.х. стабилитрона, %;

- погрешность измерения переменного напряжения, %;

- спектральная плотность шума напряжется стабилизации измеряемого стабилитрона, В·Гц;

- ширина полосы пропускания измерителя переменного напряжения на уровне 0,7, Гц;

- среднеквадратическое значение переменного тока, А.

Конкретное значение погрешности измерения дифференциального сопротивления стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее указывается в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.

1.5.1, 1.5.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

2.1. Принцип и условия измерения

2.1.1 Метод следует применять при невыполнении условий, указанных в п.1.1.1.

2.1.2. Измерение дифференциального сопротивления стабилитронов на постоянном токе проводят методом вольтметра-амперметра.

2.1.3. Значения электрических, температурных режимов измерения, а также способ закрепления измеряемых приборов должны быть указаны в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.

2.1.4. Значения токов стабилизации и , при которых проводят измерения напряжений стабилизации, выбирают из условий:

; (9)

,

где - значение тока стабилизации точки в.а.х. стабилитрона, в которой измеряют дифференциальное сопротивление;

, - приращение тока стабилизации в сторону уменьшения и увеличения.

Для стабилитронов с током стабилизации более 0,25 мА назначают равные приращения в сторону увеличения и в сторону уменьшения.

Для стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее назначают неравные приращения в сторону увеличения и в сторону уменьшения в целях уменьшения погрешности из-за влияния нелинейности в.а.х. стабилитрона (приложение 1).

2.1.5. Для стабилитронов с током стабилизации более 0,25 мА приращение тока стабилизации должно быть не более ±10% тока стабилизации точки в.а.х. стабилитрона, в которой измеряют дифференциальное сопротивление, и выбирают таким, чтобы соответствующая ему погрешность из-за влияния нелинейности в.а.х. стабилитрона была в пределах минус 3%.

Для стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее приращения тока стабилизации выбирают из условия обеспечения общей погрешности измерения в заданных пределах (п.2.5.2).

2.1.3-2.1.5. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.1.6. Измерение проводят в нормальных климатических условиях, установленных ГОСТ 16962-71.

2.2. Аппаратура

2.2.1. Измерение проводят на установке, электрическая функциональная схема которой приведена на черт.2.

Черт.2. Электрическая функциональная схема установки для измерений

G - генератор постоянного тока: VD - измеряемый стабилитрон; Е - термостат; PV - измеритель постоянного напряжения

Черт.2

2.2.2. Погрешность задания и поддержания тока стабилизации в каждой из точек в.а.х. стабилитрона, в которых проводят измерение напряжения стабилизации, должна быть в пределах ±2% значения за время измерения.

2.2.3. Измеритель постоянного напряжения PV должен удовлетворять следующим требованиям:

- погрешность измерения напряжения стабилизации в каждой из точек должна быть в пределах ±4% произведения

;

- полоса пропускания измерителя постоянного напряжения PV должна быть такой, чтобы обеспечить подавление шума измеряемого стабилитрона до значения, обеспечивающего измерение с заданной погрешностью (см.п.2.5.2);

- измеритель постоянного напряжения PV должен обеспечивать подавление пульсаций тока стабилизации до уровня не более ±1% значения ;

- входное сопротивление должно превышать не менее чем в 200 раз значение максимального измеряемого дифференциального сопротивления.

2.2.2, 2.2.3. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.2.4. Погрешность задания температуры в термостатируемом объеме должна вызывать изменение дифференциального сопротивления не более чем на ±1%.

Погрешность поддержания температуры в °С в термостатируемом объеме в процессе измерения должна быть не более

, (10)

где - значение напряжения стабилизации при токе стабилизации , В;

- температурный коэффициент напряжения стабилизации, %/°С.

2.2.5. Относительные погрешности средств измерения могут отличаться от указанных в настоящем разделе, при этом погрешность измерения должна быть в пределах, указанных в п.2.5.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. Подготовка и проведение измерений

2.3.1. Стабилитрон помещают в термостатируемый объем, в котором устанавливают заданную температуру.

2.3.2. Генератором постоянного тока G устанавливают ток стабилизации .

2.3.3. После установления теплового равновесия стабилитрона с термостатируемым объемом по истечении времени, указанного в стандартах или технических условиях на конкретные типы стабилитронов, проводят измерение напряжения стабилизации .

2.3.4. Генератором постоянного тока G устанавливают ток стабилизации .

2.3.2-2.3.4. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3.5. После установления теплового равновесия стабилитрона с термостатируемым объемом по истечении времени, указанного в нормативно-технической документации на конкретные типы стабилитронов, проводят измерение напряжения стабилизации .

2.4. Обработка результатов

2.4.1. Дифференциальное сопротивление вычисляют по формуле

. (11)

2.5. Показатели точности измерения

2.5.1. Погрешность измерения дифференциального сопротивления стабилитронов с током стабилизации более 0,25 мА должна находиться в пределах плюс 10% с доверительной вероятностью Р=0,997; минус 10% с доверительной вероятностью Р=0,95.

2.5.2. Погрешность измерения дифференциального сопротивления стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее с доверительной вероятностью Р=0,95 должна находиться в пределах

(12)

,

где - погрешность измерения напряжения стабилизации, %.

Конкретное значение общей погрешности измерения дифференциального сопротивления стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее указывается в стандартах или технических условиях на стабилитроны конкретных типов.

2.5.1, 2.5.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). МЕТОД ОЦЕНКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗ-ЗА ВЛИЯНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ В.А.X. СТАБИЛИТРОНА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

1. (Исключен, Изм. N 1).

2. Для стабилитронов с током стабилизации 0,25 мА и менее при условии отсутствия дополнительных погрешностей измеряют дифференциальное сопротивление при выбранном максимальном значении переменного тока (приращениях тока стабилизации) - и при вдвое большем значении - . Погрешность из-за влияния нелинейности в.а.х. стабилитрона определяется по формуле

. (1)

Погрешность определения должна быть в пределах ±30%.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (обязательное). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЧНОЙ ЧАСТОТЫ СТАТИЧЕСКОГО РЕЖИМА

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

Граничная частота статического режима - максимальное значение частоты переменного тока, при котором в каждый момент времени температура р-п перехода стабилитрона определяется мгновенным значением тока, протекающего через р-п переход (определяется из зависимости , приведенной на чертеже).

Граничная частота статического режима определяется для заданных условий внешней среды, способа закрепления измеряемого прибора, тока стабилизации и максимального значения переменного тока.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное). ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ ГОСТ 18986.22-78 СТ СЭВ 3200-81

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

ГОСТ 18986.22-78 соответствует разделу 4 СТ СЭВ 3200-81.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. (Введено дополнительно, Изм. N 1).