Спосіб контролю та прогнозування технічного стану біполярних транзисторів

G MFIKG 01 R 31/20 СПОСІБ КОНТРОЛЮ ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ БІПОЛЯРНИХ ТРАНЗИСТОРІВ Винахід відноситься до нопівпровідникових приладів, зокрема, до біполярних транзисторів і може використовуватися в процесі експлуатації радіоелектронного обладнання різного призначення. В аналогу [1, с.21] пропонується використовувати рівень спектральної щільності низькочастотних флікерних шумів з метою прогнозуючого контролю технічного стану транзисторів. Як видно з рис.22 с.81 роботи [І], спектральна щільність низько часто тно го (флікерно го) шуму на часто ті 2 0 Гц має величину 50... 250-10"1 3 ВтГцТг, що вимагає при проведенні вимірювань старанного екранування контрольованого транзистора від наведення зовнішніх низькочастотних електричних полів, що викликає труднощі при реалізації такого контролю в умовах експлуатації. В роботі [2, с.682] показано, що, наприклад, має місце неоднозначність флікерних флуктуаці й струму в итікання на колекторному переході. Ця неоднозначність проявляється в тому, що в ряді транзисторів такого струму витікання не виявлено. Таким чином, виходячи із вищезгаданого, можно зробити висновок про неможливість використання для прогнозуючого контролю , способу, вказаного в роботі [1]. Відмітимо можливість використання цього способу для відбраковування біполярних транзисторів. В основу винаходу покладено завдання створення способу контролю та прогнозування технічного стану біполярних транзисторів, в якому спектральну щільність низькочастотного флікерного шуму, оцінюють за параметром, пов'язаним з вимірюванням смуги частот бістабільної зони (гістерезису), що виникає за рахунок нелінійних ефектів, які мають місце в послідовному контурі з ємністю колекторного переходу, контрольованого транзистора, і за рахунок цього спрощується технічна реалізація способу контролю в умовах експлуатації, з'являється можливість його використання для транзисторів, у яких відсутній струм витікання, підвищується точність вимірювання, що пов'язано з тим, що в запропонованому способі вимірюються детерміновані величини, які мають рівень вищий рівня вказаних в аналогу низькочастотних шумів. Покладене завдання створити винахід вирішується тим, що в способі контролю та прогнозування технічного стану біполярних транзисторів за щільністю низькочастотного флікерного шуму відповідно з винаходом вимірюють ширину бістабільної зони, для чого утворюють послідовний нелінійний контур, з'єднують індуктив ність з колекторним переходом випробуваного транзистора, потім збуджують контур генератором гармонічних коливань з амплітудою та частотою, на якій виникає бістабільна зона і за змінами смуги частоти бістабільної зони визначають залишок ресурсу транзистора. В роботі [4, с 76] вказано головні причини відмов біполярних транзисторів, серед яких основною є перегрів транзисторної структури через попередні локальні перегріви колекторного переходу з послідуючим його пробоєм Локальні перегріви створюють, в той же час, умови (на початковому етапі) для виникнення мікропробоїв, що погіршують поверхню кристалу транзистора, тому з напрацюванням, як показано в роботі [І, с 81], спектральна щільність низькочастотних (флікерних) шумів росте Таким чином, якщо до колекторного переходу транзистора підключити індуктивність і збудити одержаний контур генератором гармонічної напруги, фіг 1 як видно з роботи [3, с 345, р«і 4,2, с 346], зі зменшенням добротності контуру зменшується і смуга частот бістабіль ної зони ( пстерезісу) При напрацюв анні [4, с 76] локальні перегріви і мжропробої коллекторного переходу приведуть до процесів деградації, які будуть супроводжуватися збільшення струму провідності колекторного переходу в його запертому стані, відповідно, супроводжується зменьшенням добротності нелінійної ємності переходу, а також, в кінцевому результаті - втрати нелінійних властивостей переходу, тобто відмові транзистора Описаний процес деградація буде проявлятись при вимірюванні смуги частот бістабільної зони А/ одержаного нелінійного контура, фіг 1, таким чином, що вказана смуга частот Д/ з напрацюванням зменшується до Д/ = 0 [3, с 347, pt*£ 4 22], що відповідає положенню відмові транзистора (для скорочення, будемо опускати слово "біполярний" ) Так им чином, вибраний інформативний параметр - ширина смуги частот бістабільної зони корельований з технічним станом транзистора Послідовний контур, фіг 1, є нелінійним тому, що має місце залежність параметра цього кола (ємності колекторного переходу транзистора) від амплітуди вхідного сигналу і тому резонансні характеристики контура, фіг 1, залежать також від вхідної напруги Як показано в роботі [3, с 347, рис 4 22] на частотах сої і t/T< 11/20 12/20 13/20 14/20 15/20 16/20 17/20 18/20 19/20 1 1) То = 20-103 - ресурс транзистора 2 Т825Б; 2) to = 11 • 10 3 - початок процесу деградації; 3) Залишковий ресурс для Afcp = 0.33 кГц Ь = 5000 год. Фіг. З Автори: В.О. Лосовський А.І. Білець