ГОСТ 19656.15-84
Диоды полупроводниковые СВЧ. Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления

ГОСТ 19656.15-84

Группа Э29

     
     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВЧ

Методы измерения теплового сопротивления переход-корпус и импульсного теплового сопротивления

Semiconductor UHF diodes. Measurement methods of thermal resistance and pulse thermal resistance

ОКП 62 1800

Дата введения 1986-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 августа 1984 г. N 2996 срок действия установлен с 01.01.86 до 01.01.91*
_______________
* Ограничение срока действия снято по протоколу N 3-93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 5/6, 1993 год). - Примечание изготовителя базы данных.


Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые диоды СВЧ и устанавливает следующие методы измерения тепловых сопротивлений.

Метод измерения теплового сопротивления переход-корпус* и импульсного теплового сопротивления с использованием зависимости прямого напряжения диода от температуры и разогревом импульсами СВЧ-мощности, применяемый для всех СВЧ-диодов, кроме диодов Ганна и лавинно-пролетных диодов (метод I).
_______________
* Переход - теплоотводящая поверхность для бескорпусных диодов.


Метод измерения и с использованием зависимости прямого напряжения диода от температуры и разогревом импульсами прямого тока, применяемый для всех СВЧ-диодов, кроме диодов Ганна и лавинно-пролетных диодов, при автоматизированных измерениях в условиях производства (метод II).

Метод измерения с использованием зависимости порогового тока диодов Ганна от температуры (метод III).

Метод измерения с использованием зависимости обратного напряжения лавинно-пролетного диода от температуры (метод IV).

Общие требования и требования безопасности - по ГОСТ 19656.0-74.

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС И ИМПУЛЬСНОГО ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗОГРЕВОМ ИМПУЛЬСАМИ СВЧ-МОЩНОСТИ (МЕТОД I)

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ
ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗОГРЕВОМ ИМПУЛЬСАМИ СВЧ-МОЩНОСТИ (МЕТОД I)

1.1. Принцип, условия и режим измерений

1.1.1. Измерение тепловых сопротивлений заключается в определении приращения температуры перехода в результате рассеивания в диоде определенной мощности СВЧ-импульса.

1.1.2. Для типа диодов или конкретного диода должен быть определен температурный коэффициент прямого напряжения () методом, приведенным в обязательном приложении 1.

1.1.3. Изменение прямого напряжения диода под действием СВЧ-импульса показано на черт.1. Период следования импульсов выбирают из условия

,

где - время тепловой релаксации диода.

Черт.1

При измерении длительность импульсов выбирают из условия

.

Измерение проводят при нормированной длительности импульса.

1.1.4. Значение импульсной рассеиваемой мощности, длительности импульсов и периода их следования должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях (ТУ) на диоды конкретных типов.

1.2. Аппаратура

1.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт.2.

- генератор СВЧ-мощности; - измеритель коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН); - диодная измерительная камера с диодом; - источник постоянного тока; - измеритель изменения прямого напряжения

Черт.2

1.2.2. Генератор СВЧ-мощности должен обеспечивать подачу на диод импульса СВЧ-мощности с заданной длительностью и периодом следования; погрешность установки длительности импульсов и периода следования не должна выходить за пределы ±5%; длительность фронтов 0,05 .

Погрешность регулировки и измерения импульсной мощности не должна выходить за пределы ±10%.

1.2.3. Измеритель КСВН должен обеспечивать измерение КСВН в импульсном режиме от 1,1 до 2,0, погрешность - в пределах ±15%.

1.2.4. Диодная измерительная камера должна обеспечивать:

согласование проверяемых диодов до КСВН1,4 при заданном прямом токе;

тепловое сопротивление между корпусом диода и диодной камерой для диодов в корпусе или между теплоотводящей поверхностью диода и диодной камерой для бескорпусных диодов не более 5% измеряемого теплового сопротивления;

коэффициент потерь СВЧ-мощности в элементах конструкции камеры (), определенный для конкретного диода или диодов данного типа методом, приведенным в справочном приложении 2, не более 0,2.

1.2.5. Источник постоянного тока должен обеспечивать:

внутреннее сопротивление не менее 10 кОм;

амплитуду напряжения пульсаций не более 0,02%.

Суммарная нестабильность задаваемого тока при работе на реальную нагрузку не должна выходить за пределы ±2%.

1.2.6. Погрешность измерения изменения прямого напряжения на диоде измерителем не должна выходить за пределы ±10%.

1.3. Подготовка и проведение измерений

1.3.1. Устанавливают проверяемый диод в диодную камеру.

1.3.2. Задают через диод прямой ток.

1.3.3. Подают на диод импульсы СВЧ-мощности и проводят согласование диода.

1.3.4. Измеряют значение .

1.4. Обработка результатов измерений

1.4.1. Тепловое сопротивление , °С/Вт, определяют по формуле

, (1)

где - изменение прямого напряжения диода, мВ;

- температурный коэффициент прямого напряжения диода, определенный методом, приведенным в обязательном приложении 1, мВ/°С;

- импульсная мощность генератора СВЧ-мощности, Вт;

- коэффициент потерь в диодной камере, определенный методом, приведенным в справочном приложении 2.

1.5. Показатели точности измерений

1.5.1. Погрешность измерения тепловых сопротивлений не должна выходить за пределы ±25% с доверительной вероятностью 0,997.

1.5.2. Расчет погрешности измерения теплового сопротивления приведен в справочном приложении 3.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС И ИМПУЛЬСНОГО ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗОГРЕВОМ ИМПУЛЬСАМИ ПРЯМОГО ТОКА (МЕТОД II)

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ
ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАЗОГРЕВОМ ИМПУЛЬСАМИ ПРЯМОГО ТОКА (МЕТОД II)

2.1. Принцип, условия и режим измерений

2.1.1. Измерение тепловых сопротивлений заключается в определении приращения температуры перехода в результате рассеивания в диоде определенной мощности импульса прямого тока.

2.1.2. Для типа диодов или конкретного диода должен быть определен температурный коэффициент прямого напряжения (ТКН) методом, приведенным в обязательном приложении 1.

2.1.3. Изменение прямого напряжения диода под действием импульса прямого тока показано на черт.3. Период следования импульсов выбирают из условия:

.

Черт.3

При измерении длительность импульсов выбирают из условия:

.

Измерение проводят при нормированной длительности импульса.

2.1.4. Значения амплитуды импульса прямого тока, длительности импульсов и периода их следования, при которых проводят измерения, должны соответствовать установленным в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов.

2.2. Аппаратура

2.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт.4.

- импульсный генератор тока; - источник постоянного тока; - подключающее устройство с диодом; - измеритель мощности; - измеритель изменения прямого напряжения

Черт.4

2.2.2. Импульсный генератор должен обеспечивать:

подачу на диод импульсов прямого тока с заданной длительностью и периодом следования; погрешность установки длительности импульсов и периода следования не должна выходить за пределы ±5%; длительность фронтов 0,05 ;

внутреннее сопротивление не менее 500 Ом.

Погрешность установки амплитуды импульсов прямого тока не должна выходить за пределы ±3%.

2.2.3. Источник постоянного тока - в соответствии с требованиями п.1.2.5.

2.2.4. Погрешность измерения импульсной мощности, рассеиваемой в диоде, измерителем мощности не должна выходить за пределы ±7%.

2.2.5. Измеритель изменения прямого напряжения - в соответствии с требованиями п.1.2.6.

2.2.6. Подключающее устройство должно обеспечивать:

переходное сопротивление контактов не более 0,01 Ом;

тепловое сопротивление между корпусом диода и для диодов в корпусе или между теплоотводящей поверхностью диода и для бескорпусных диодов должно быть не более 5% значения измеряемого теплового сопротивления.

2.3. Подготовка и проведение измерений

2.3.1. Устанавливают диод в подключающее устройство.

2.3.2. Задают через диод прямой ток.

2.3.3. Подают на диод импульсы прямого тока и измеряют рассеиваемую в диоде мощность.

2.3.4. Измеряют значение .

2.4. Обработка результатов измерений

2.4.1. Тепловое сопротивление , °С/Вт, определяют по формуле

, (2)

где - изменение прямого напряжения диода, мВ;

- температурный коэффициент прямого напряжения диода, определенный методом, приведенным в обязательном приложении 1, мВ/°С;

- импульсная мощность, рассеиваемая в диоде, Вт.

2.5. Показатели точности измерений

2.5.1. Погрешность измерения тепловых сопротивлений не должна выходить за пределы ±25% с доверительной вероятностью 0,997.

2.5.2. Расчет погрешности измерения теплового сопротивления приведен в справочном приложении 3.

3. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ ПОРОГОВОГО ТОКА ДИОДОВ ГАННА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ (МЕТОД III)

3. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ ПОРОГОВОГО ТОКА ДИОДОВ ГАННА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ (МЕТОД III)

3.1. Принцип, условия и режим измерений

3.1.1. Измерение теплового сопротивления заключается в определении разности температур между активной областью диода и корпусом при рассеивании определенной мощности постоянного тока.

3.1.2. Разность температур между активной областью диода и корпусом определяют исходя из измерений температуры корпуса при равенстве пороговых токов для двух электрических режимов: рассеивании в диоде мощности постоянного тока и неразогревающем импульсном режиме и подогреве корпуса внешним нагревателем.

3.1.3. На черт.5 представлены вольт-амперные характеристики диода Ганна при двух температурах активной области, причем . При нагреве корпуса внешним нагревателем значение импульсного порогового тока уменьшается и при равенстве его значения значению постоянного импульсного тока температура корпуса соответствует температуре активной области при рассеивании мощности постоянного тока.

Черт.5

3.1.4. Значения длительности и периода следования импульсов, при которых проводят измерение, должны соответствовать установленным в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов.

3.2. Аппаратура

3.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт.6.

- источник постоянного напряжения; - генератор импульсов напряжения; , - переключатели; - измерительный резистор; , - измерители постоянного напряжения; - измеритель импульсного напряжения; - нагреватель; - подключающее устройство с диодом; - измеритель температуры

Черт.6

3.2.2. Источник постоянного напряжения должен обеспечивать:

установку и поддержание порогового напряжения диода, погрешность - в пределах ±2%;

внутреннее сопротивление - не более 0,1 () Ом,

где - сопротивление измерительного резистора, Ом;

- сопротивление диода, Ом.

3.2.3. Генератор импульсов напряжения должен обеспечивать:

установку и поддержание амплитуды импульсов, погрешность - в пределах ±2%, длительность импульсов 0,05 ;

внутреннее сопротивление - не более 0,1 (), Ом,

где - сопротивление измерительного резистора, Ом;

- сопротивление диода, Ом.

3.2.4. Измерители постоянного напряжения должны отвечать следующим требованиям:

погрешность измерения постоянного напряжения не должна выходить за пределы ±2%,

ток, проходящий через измерители, должен быть не более 1% значения порогового тока проверяемого диода.

3.2.5. Измеритель импульсного напряжения должен отвечать следующим требованиям:

погрешность измерения импульсного напряжения не должна выходить за пределы ±10%;

ток, проходящий через измеритель, должен быть не более 1% значения порогового тока проверяемого диода.

3.2.6. Нагреватель должен обеспечивать нагрев корпуса диода до температуры 200 °С.

3.2.7. Подключающее устройство должно обеспечивать:

переходное сопротивление контактов не более 0,01 Ом в диапазоне рабочих температур;

тепловое сопротивление между корпусом диода и для диодов в корпусе или между теплоотводящей поверхностью диода и для бескорпусных диодов должно быть не более 5% значения измеряемого теплового сопротивления.

3.2.8. Погрешность измерения температуры корпуса измерителем температуры не должна выходить за пределы ±1,5 °С.

3.3. Подготовка и проведение измерений

3.3.1. Устанавливают диод в подключающее устройство. Переключатели , устанавливают в положение 1.

3.3.2. С помощью источника постоянного напряжения задают постоянный пороговый ток через диод по максимуму показаний измерителя . Значение порогового тока , А, определяют по формуле

, (3)

где - показания измерителя , В;

- сопротивление измерительного резистора, Ом.

3.3.3. Измеряют значение порогового напряжения и температуру корпуса диода .

3.3.4. Устанавливают переключатели, в положение 2 и задают значение порогового тока в импульсном режиме с помощью генератора импульсов по максимуму показаний измерителя .

3.3.5. Включают нагреватель и измеряют температуру корпуса диода в момент равенства значения импульсного порогового тока значению постоянного порогового тока.

3.4. Обработка результатов измерений

3.4.1. Тепловое сопротивление , °С/Вт, определяют по формуле

, (4)

где - температура корпуса диода в режиме постоянного порогового тока, °С;

- температура корпуса диода при внешнем нагреве и импульсном электрическом режиме, °С;

- постоянный пороговый ток, А;

- постоянное пороговое напряжение, В.

3.5. Показатели точности измерений

3.5.1. Погрешность измерения теплового сопротивления не должна выходить за пределы ±25% с доверительной вероятностью 0,997.

3.5.2. Расчет погрешности приведен в справочном приложении 3.

4. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕХОД-КОРПУС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ ОБРАТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫХ ДИОДОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ (МЕТОД IV)

4. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗАВИСИМОСТИ ОБРАТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЛАВИННО-ПРОЛЕТНЫХ ДИОДОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ (МЕТОД IV)

4.1. Принцип, условия и режим измерений

4.1.1. Измерение теплового сопротивления заключается в определении разности температур между переходом и корпусом диода при рассеивании в диоде определенной мощности постоянного тока.

4.1.2. Разность температур между переходом и корпусом определяют исходя из измерений температуры корпуса диода при равенстве обратных напряжений для двух электрических режимов: при рассеивании в диоде мощности постоянного тока , при рассеивании меньшей мощности , подогреве корпуса диода внешним нагревателем и подаче на диод неразогревающего переход высокочастотного тока с амплитудой .

4.1.3. На черт.7 представлены статическая вольт-амперная характеристика (1) и изотермические вольт-амперные характеристики, соответствующие постоянным температурам перехода и , причем . При подаче высокочастотного тока (2) амплитуда обратного напряжения (3) изменяется в соответствии с изотермической характеристикой . Нагрев корпуса внешним нагревателем увеличивает обратное напряжение и при равенстве его амплитудного значения значению температура перехода будет равна .

Черт.7

4.1.4. Значения постоянного обратного тока и частоты генератора высокочастотного тока, при которых проводят измерения, должны соответствовать установленным в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов.

4.2. Аппаратура

4.2.1. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на черт.8.

- источник постоянного тока; - генератор тока высокой частоты; - источник опорного напряжения; - измеритель амплитуды обратного напряжения; - измеритель постоянного обратного напряжения; - измеритель температуры корпуса ; - нагреватель; - подключающее устройство с диодом

Черт.8

4.2.2. Источник постоянного тока должен обеспечивать:

ступенчатое уменьшение тока на значение ;

погрешность - в пределах ±1%;

погрешность задания тока - в пределах ±5%;

внутреннее сопротивление - не менее 10 кОм;

нестабильность тока за время измерения диода - в пределах ±0,2%.

4.2.3. Генератор тока высокой частоты должен обеспечивать:

установку и поддержание высокочастотного тока с амплитудой, равной ;

суммарную погрешность - в пределах ±4%;

период колебаний - не более 0,05 ;

внутреннее сопротивление - не менее 1 кОм.

4.2.4. Источник опорного напряжения должен обеспечивать:

установку и поддержание напряжения в пределах, необходимых для компенсации обратного напряжения диода;

суммарную нестабильность напряжения - в пределах ±0,02%.

4.2.5. Погрешность измерения амплитудного значения обратного напряжения относительно опорного напряжения измерителем напряжения не должна выходить за пределы ±2%.

4.2.6. Погрешность измерения обратного напряжения диода измерителем постоянного обратного напряжения не должна выходить за пределы ±2%.

4.2.7. Погрешность измерения приращения температуры измерителем температуры корпуса не должна выходить за пределы ±5%.

4.2.8. Нагреватель должен обеспечивать нагрев корпуса диода относительно первоначальной температуры не менее чем на 10 °С.

4.2.9. Подключающее устройство должно обеспечивать тепловое сопротивление между корпусом диода и для диодов в корпусе или между теплоотводящей поверхностью диода и для бескорпусных диодов не более 10% значения измеряемого теплового сопротивления.

4.3. Подготовка и проведение измерений

4.3.1. Устанавливают диод в подключающее устройство.

4.3.2. С помощью источника постоянного тока задают ток . Калибруют измеритель температуры РТ при установившейся начальной температуре корпуса ПУ.

4.3.3. С помощью источника опорного напряжения устанавливают удобное для отсчета показание измерителя .

4.3.4. Уменьшают значение тока на значение с помощыо источника постоянного тока и включают генератор тока высокой частоты с амплитудой .

4.3.5. Включают нагреватель и измеряют температуру корпуса ПУ до совпадения показаний измерителя с показаниями этого прибора, установленными в п.4.3.3.

4.3.6. Измеряют обратное напряжение диода с помощью измерителя .

4.3.7. Измеряют приращение температуры корпуса ПУ с помощью измерителя температуры РТ.

4.4. Обработка результатов измерений

4.4.1. Тепловое сопротивление , °С/Вт, определяют по формуле

, (5)

где - приращение температуры корпуса ПУ, измеренное измерителем температуры РТ, °С;

- изменение постоянного тока через диод, А;

- постоянное обратное напряжение диода, измеренное измерителем при токе , В;

- тепловое сопротивление между корпусом диода и подключающим устройством, указанное в технической документации на измерительную установку, °С/В.

4.5. Показатели точности измерений

4.5.1. Погрешность измерения теплового сопротивления не должна выходить за пределы ±15% с доверительной вероятностью 0,997 с учетом значения , указанного в п.4.4.1, и должна быть в пределах ±25% с доверительной вероятностью 0,997, если значение не учитывается.

4.5.2. Расчет погрешности измерения приведен в справочном приложении 3.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДА (ТКН)

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

     
МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПРЯМОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДИОДА ()

1. Определение заключается в измерении прямого напряжения диода при протекании неразогревающего переход прямого тока для двух значений температуры корпуса.

2. Измерения следует проводить на установке, структурная схема которой приведена на чертеже.

- источник постоянного тока; - термостатируемый объем; - подключающее устройство; - измеритель прямого напряжения; - измеритель температуры

2.1. Источник постоянного тока должен обеспечивать подачу на диод требуемого тока с общей стабильностью ±2% и иметь внутреннее сопротивление не менее 10 кОм.

2.2. Термостатируемый объем должен обеспечивать задание и поддержание двух, отличающихся не менее чем на 20 °С, температур измерения диодов; погрешность - в пределах ±2%.

2.3. Погрешность измерения в заданных пределах напряжения диода измерителем прямого напряжения не должна выходить за пределы ±0,5%.

2.4. Погрешность измерения температуры измерителем температуры не должна выходить за пределы ±2%.

2.5. Подключающее устройство должно иметь переходное сопротивление не более 0,01 Ом в диапазоне рабочих температур. Рекомендуется применять многопозиционные подключающие устройства.

3. Порядок проведения измерений

3.1. Диод, установленный в подключающее устройство, выдерживают при температуре в течение времени, достаточного для полного прогрева диода. Время выдержки зависит от типа термостатируемого объема и корпуса диода и устанавливается в технической документации на измерительную установку.

3.2. Задают ток через диод и измеряют прямое напряжение .

3.3. Устанавливают температуру , большую, чем , и после выдержки измеряют прямое напряжение .

4. Значение , мВ/°С, рассчитывают по формуле

.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОТЕРЬ СВЧ-МОЩНОСТИ В ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИИ ДИОДНОЙ КАМЕРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное

1. Определение коэффициента потерь СВЧ-мощности в элементах конструкции диодной камеры основано на измерении добротности камеры с эквивалентом короткого замыкания. Эквивалентом короткого замыкания является устройство, максимально близкое по своим размерам и конструкции к проверяемому диоду, в котором в месте установки полупроводниковой структуры осуществлено короткое замыкание.

2. Измерение добротности камеры следует проводить с помощью панорамного измерителя КСВН, при этом диодную камеру включают в качестве конечной нагрузки.

3. Порядок проведения измерений

3.1. Устанавливают в камеру эквивалент короткого замыкания и на частоте измерений теплового сопротивления проводят согласование камеры до КСВН1.4.

3.2. Измеряют полосу пропускания камеры по уровню КСВН-2 и рассчитывают добротность камеры с эквивалентом короткого замыкания по формуле

.

3.3. Устанавливают в камеру проверяемый диод и на частоте проводят согласование камеры до КСВН1,4 при заданном прямом токе.

3.4. Измеряют полосу пропускания камеры по уровню КСВН=2 и рассчитывают добротность камеры с проверяемым диодом по формуле

.

3.5. Определяют коэффициент потерь СВЧ-мощности в элементах конструкции камеры по формуле

.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (справочное). РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

1. Расчет погрешности измерения теплового сопротивления, определяемого методами, приведенными в разд.1 и 2 настоящего стандарта

1.1. Погрешность измерения теплового сопротивления , измеренного методами, приведенными в разд.1 и 2 настоящего стандарта, подчиняется нормальному закону распределения и рассчитывается по формуле

, (1)

где - предельное значение относительной погрешности измерения изменения прямого напряжения диода. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения температурного коэффициента прямого напряжения диода. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения мощности, рассеиваемой в диоде. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

1.2. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (2)

где - предельное значение относительной систематической погрешности измерения , вызываемой нагревом корпуса диода в процессе действия импульса;

- предельное значение относительной систематической погрешности измерения , вызываемой рассеиванием накопленного заряда;

- предельное значение относительной погрешности измерения , вызываемой нестабильностью и пульсациями источника тока. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения , вызываемой выделением огибающей СВЧ-импульса. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерителя . Погрешность подчиняется нормальному закону распределе

ния.

1.3. Погрешность зависит от требований, предъявляемых к измерительной камере и подключающему устройству, и не должна превышать 5%.

1.4. Погрешность определяют по осциллограмме зависимости прямого напряжения диода от времени при протекании через диод импульсного прямого тока, изображенной на черт.1.

1 - реальная зависимость; 2 - зависимость без учета явления рассасывания накопленного заряда

Черт.1

Погрешность , %, рассчитывают после определения значений и из осциллограммы по формуле

. (3)

Если погрешность превышает 10%, то должны быть приняты меры по ее снижению или учету.

1.5. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (4)

где - максимальная абсолютная нестабильность измерительного тока, А;

- последовательное сопротивление потерь проверяемого диода, Ом;

- прямое напряжение диода при протекании через него измерительного тока, В.

1.6. Погрешность определяют по осциллограмме зависимости прямого напряжения диода от времени при рассеянии в диоде импульсной СВЧ-мощности, изображенной на черт.2.

- изменение прямого напряжения за счет нагрева перехода СВЧ-мощностью; - изменение прямого напряжения диода за счет выделения огибающей импульса СВЧ-мощности

Черт.2

Погрешность , %, рассчитывают по формуле

. (5)

Если погрешность выходит за пределы ±5%, то должны быть приняты меры по ее снижению или учету.

1.7. Погрешность зависит от требований, предъявляемых к измерителю, и не должна выходить за пределы ±10%.

1.8. Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (2), составляет

.

1.9. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (6)

где - предельное значение относительной погрешности измерения прямого напряжения диода. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения разности температур. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

1.10. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (7)

где - предельное значение относительной погрешности измерения прямого напряжения, вызванной нестабильностью измерительного тока, определяемой по п.1.5 настоящего приложения. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности средств измерения напряжения. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения и не должна выходить за пределы ±0,5% при использовании цифрового вольтметра.

1.11. Погрешность рассчитывают в зависимости от применяемого оборудования, обеспечивающего измерение при двух температурах, ее значение не должно выходить за пределы ±3% при разности температур более 20 °С.

1.12. Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (6) составляет

.

1.13. При усреднении значения для данного типа диодов максимальное отклонение от среднего значения не должно выходить за пределы ±10%. При этом значение погрешности не должно выходить за пределы ±12%.

1.14. Погрешность , %, при измерении методом, приведенным в разд.1 настоящего стандарта, рассчитывают по формуле

, (8)

где - предельное значение систематической относительной погрешности определения мощности, вызываемой конечным значением согласования измерительной камеры с диодом с трактом СВЧ;

- предельное значение систематической относительной погрешности определения мощности, вызываемой потерями в измерительной диодной камере;

- предельное значение относительной погрешности установки и измерения мощности СВЧ-генератора. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

Значение погрешности не должно выходить за пределы ±10%.

1.15. Погрешность , %, при измерении методом, приведенным в разд.2 настоящего стандарта, рассчитывают в каждом конкретном случае с учетом применяемого оборудования, ее значение не должно выходить за пределы ±10%.

1.16. Погрешность измерения , %, рассчитанная по формуле (1), при подстановке максимальных значений составляющих погрешности составляет

.

2. Расчет погрешности измерения теплового сопротивления, измеренного методом, приведенным в разд.3 настоящего стандарта

2.1. Погрешность измерения теплового сопротивления подчиняется нормальному закону распределения и рассчитывается по формуле

, (9)

где - предельное значение относительной погрешности измерения постоянного порогового напряжения. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения постоянного порогового тока. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения импульсного порогового тока. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- значение температуры корпуса при протекании постоянного порогового тока;

- значение температуры корпуса при внешнем подогреве;

- предельное значение относительной погрешности измерения температуры корпуса при протекании постоянного порогового тока. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения температуры корпуса при внешнем подогреве. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения

2.2. Погрешность зависит от требований, предъявляемых к измерителю постоянного напряжения, и не должна выходить за пределы ±2%.

2.3. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (10)

где - предельное значение относительной погрешности измерителя постоянного напряжения, не должно выходить за пределы ±2%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное относительное отклонение от номинального значения измерительного резистора, не должно выходить за пределы ±1%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

Значение погрешности , рассчитанное по формуле (10), составляет ±2,3%.

2.4. Погрешность рассчитывают по формуле

, (11)

где - предельное значение относительной систематической погрешности измерения импульсного порогового тока, вызываемой индуктивным выбросом на вершине измеряемого импульса. Значение погрешности не должно превышать 5%.

Допускается применение цепей коррекции;

- предельное значение относительной погрешности измерителя импульсного напряжения, не должно выходить за пределы ±10%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное относительное отклонение от номинального значения сопротивления измерительного резистора, не должно выходить за пределы ±1%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

2.5. Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (11), составляет

2.6. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (12)

где - предельное значение относительной систематической погрешности измерения температуры за счет разности между температурой корпуса диода и температурой ПУ, не должно превышать 3%;

- предельное значение относительной погрешности измерителя температуры при минимальной температуре корпуса 25 °С, не должно выходить за пределы ±6%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (12), составляет ±11%.

2.7. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (13)

где - по п.2.6;

- предельное значение относительной погрешности измерения температуры, возникающей за счет изменения температуры корпуса за время реакции оператора в момент равенства импульсного и постоянного пороговых токов, которое рассчитывают в зависимости от применяемого оборудования при скорости нагрева 5 °С и времени реакции оператора 0,5 с, значение погрешности не должно превышать 5%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

- предельное значение относительной погрешности измерителя температуры, которое при минимальной температуре корпуса 75 °С не должно превышать 2%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

2.8. Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (13), составляет

.

2.9. Погрешность измерения , %, рассчитанная по формуле (9), при подстановке максимальных значений составляющих погрешности составляет

.

3. Расчет погрешности измерения теплового сопротивления, измеренного методом, приведенным в разд.4 настоящего стандарта

3.1. Погрешность измерения теплового сопротивления подчиняется нормальному закону распределения и рассчитывается по формуле

, (14)

где - предельное значение относительной погрешности измерения . Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения , вызванное погрешностью задания и нестабильностью . Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения , вызванное нестабильностью постоянного тока . Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения , которое не должно выходить за пределы ±2%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения , вызванное нестабильностью источника опорного напряжения. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения , вызванное погрешностью измерения , которое не должно выходить за пределы ±2%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределе

ния.

3.2. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (15)

где - предельное значение относительной погрешности измерителя температуры, которое не должно выходить за пределы ±7%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения приращения температуры, вызываемой точностью совмещения спектром показаний измерителя , которое не должно выходить за пределы ±5%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (15), составляет

.

3.3. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (16)

где - предельное значение относительной погрешности измерения постоянного тока, которое не должно выходить за пределы ±3%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения;

- предельное значение относительной погрешности измерения амплитуды тока высокой частоты, которое не должно выходить за пределы ±4%. Погрешность подчиняется нормальному закону распределения.

Значение погрешности , %, рассчитанное по формуле (16), составляет

.

3.4. Погрешность , %, рассчитывают по формуле

, (17)

где - предельное значение относительной нестабильности источника постоянного тока, которое не должно выходить за пределы ±0,2%;

- максимальное значение постоянного тока, при котором проводят измерения;

- значение изменения постоянного тока при измерениях. Значение погрешности , %, при 3 мА;

50 мА, рассчитанное по формуле (17), составляет

.

3.5. Погрешность рассчитывают по формуле

, (18)

где - предельное значение относительной нестабильности опорного напряжения, которое не должно выходить за пределы ±0,02%;

- изменение обратного напряжения диода при уменьшении тока на ;

- максимальное значение опорного напряжения при измерениях.

Значение погрешности , %, при 0,3 В, 80 В, рассчитанное по формуле (18), составляет

.

3.6. Погрешность измерения , %, рассчитанная по формуле (14), при подстановке максимальных составляющих погрешности составляет

.

3.7. В случае, если при расчете погрешности измерения по формуле (9) значение не учитывают, значение погрешности измерения увеличивают на систематическую погрешность, не выходящую за пределы ±10%, при этом погрешность измерения не должна выходить за пределы %.