Транзисторы. Методы измерения емкостей коллекторного и эмиттерного переходов

УДК «1.382.33.083:006.314 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ С О Ю ЗА ССР

ТРАНЗИСТОРЫ БИПОЛЯРНЫЕ

Метод измерения емкостей коллекторного
и эмиттерного переходов
Transistors bipolar. Method for measuring collector
and emitter capacitances

ОКП 6Є 2312

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 4 июля 1980 г. № 3392 срок действия установлен
с 01.01.82
до 01,01г87-
Несоблюдение стандарта преследуется по закону О
UW Н'ю
Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзис­торы и устанавливает метод измерения емкостей коллекторного Ск и эмиттерного Сэ переходов.
Общие требования при измерении должны соответствовать ГОСТ 18604.0—83 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3999—83.
(Измененная редакция, Изм. Ks 1).

1. ПРИНЦИП И УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

1.1. При измерении емкостей С к и С9 используют метод ре­зистивно-емкостного делителя, в котором измеряется падение на­пряжения на токосъемном резисторе, пропорциональное измеряе­мой емкости.
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 кГп, 5, 10, 30, 100, 300 МГц.
1.3. Измерения производят на малом переменном сигнале. Амп­литуду сигнала считают достаточно малой, если при уменьшении амплитуды сигнала генератора в два раза значение измеряемого Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
* П ереиздание (декабрь 1985 г.) с Изменением № 1,
утвержденным в апреле 1984 г. (ИУС 8—84).
параметра изменяется менее чем на значение погрешности измери­тельной установки.

2. АППАРАТУРА

2.1. Емкость С к следует измерять на установке, структурная электрическая схема которой приведена на черт. 1. Емкость Сэ измеряют по этой же схеме, при этом эмиттер и коллектор меняют местами.
Применяют схему измерения Ск > которая отличается от схемы черт. 1 тем, что генератор сигналов G и электронный измеритель напряжения Р меняют местами, при этом токосъемный резистор переносят в цепь коллектора.

VT—измеряемый транзистор; ИЛ—полное со­противление для развязки; Cl, С2—конденсато­ры; Р—электронный измеритель напряжения; Р— токосъемный резистор; G—генератор сигналов; PV—измеритель напряжения.
Черт. 1
2.2. Сопротивление токосъемного резистора выбирают из соот­ношения
R< -J—
ЮиС ’
где С — емкость измеряемого перехода;
а» — угловая частота измерения.
В качестве токосъемного элемента может быть использовано входное сопротивление электронного измерителя напряжения (да­лее— прибора Р).
2.3. Разделительную емкость конденсатора С1 выбирают из со­отношения
1 ^выхб
а>С1 10 ’ где Рвыха —выходное сопротивление генератора сигналов.
Конденсатор С1 отсутствует в схеме черт. 1, если генератор G имеет на выходе собственную разделительную емкость.
Стр. 3 ГОСТ 18604.3—80 І
2.4. Выходное сопротивление генератора сигналов выбирают из соотношения
^вых а < 10шС„
1\
2.5. Емкость блокировочного конденсатора С2 выбирают из со­отношения
1 < 1£к1_
о>Са 100
где Zk —полное сопротивление, предотвращающее замыкание ге­нератора сигналов через источник питания.
В качестве Zk может быть использован резистор, индуктив­ность или резонансный" контур, настроенный на частоту измере­ния.
2.6. Активную составляющую полного сопротивления в цепи коллектора Re (ZK ) выбирают из соотношения
где £/к —напряжение источника питания коллектора;
I кбо — обратный ток коллектора, указывают в стандартах.
2.7. При измерении СВЧ транзисторов допускается:
соединять вывод корпуса VT с корпусом схемы измерения (с землей), если имеется изолированный корпусной вывод и ни один из электродов транзистора не соединен с корпусом:
применять прибор Р 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 R и входного сопротивления прибора Р;
выбирать активную составляющую полного сопротивления Re (ZK ), равную стандартному волновому сопротивлению 50 или 75 Ом;
применять многопредельный прибор Р. При этом отсчет изме­ряемой емкости производят с учетом коэффициента соответствую­щего пересчета со шкалы, на которой проводилась калибровка, к шкале, на которой проводилось измерение;
в качестве токосъемного элемента использовать конденсатор, значение емкости которого должно быть не менее чем в 100 раз больше емкости измеряемого перехода. При этом токосъемную емкость шунтируют резистором, значение сопротивления которого R ш выбирают из соотношения

^КБО*^Ш<<^К

2.8. Уровень наводок прибора Р, вызванных пульсацией напря­жения источника питания транзистора VT, а также внутренними 38
и внешними наводками в схеме при отсутствии измеряемого сиг­нала, должен быть не более 5 %' шкалы для стрелочных измерите­лей и не более 2 % напряжения сигнала для измерителей с дис­кретным отсчетом.
2.9. Нестабильность чувствительности прибора Р, нестабиль­ность амплитуды и частоты генератора G должны обеспечивать постоянство калибровки с погрешностью ±10 % в течение часа работы.
2.10. В справочном приложении представлены примеры схем измерения емкостей СиСэ СВЧ транзисторов в соответствии со схемой измерения черт. 1 и с учетом дополнительных требова­ний п. 2.7.
2.11. Емкость коллектор-эмиттер контактодержателя Скэ дол­жна удовлетворять условиям
Если емкость Скэ соизмерима с емкостью Сц , то вывод эмит­тера в схеме черт. 1 должен заземляться через емкость не менее 200 пФ.
Пример электрической схемы измерения представлен на черт. 5 справочного приложения.
Емкость коллектор-база контактодержателя должна быть С КБ ^Ск .

3. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Перед измерением калибруют шкалу прибора Р, для чего в схему черт. 1 вместо транзистора включают калибровочный кон­денсатор Склб .
Емкость конденсатора Склб должна выбираться из соотноше­ний:
С’клб=(0>5—3)СК ;
Склб=(0.5 3)Сд .
Подбор емкости производят с погрешностью в пределах ±2 % на любой частоте.
Шкалу прибора Р считают откалиброванной, если показание его соответствует значению СкЛб 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 Р отсчитывают показания измеряемой емкости.
3.3. При измерении емкостей, равных или менее 1 пФ калибров­ку проводят измерением напряжения с помощью прибора Р, под­ключенного через аттенюатор с необходимым ослаблением, при условии, что входное сопротивление прибора Р согласовано с пе­редающим ВЧ трактом.
Схема калибровки должна соответствовать приведенной на черт. 2.
Калибровка
Генератор с выходным сопротив - пением
1о
-►
Пиния передачи (каіїепь) с вопноОым сопротив - пением
■>
/ ттенюатор с ослаблени­ем ос раз, согласованный с линией передачи

Линия передача (на дель) с волновым сопротив - лением
-►
Электронный измеритель напряжения с входным сопротив­лением

1о

?о

Черт. 2

Расчет напряжений производят по формулам:
иКлб=—— при калибровке,
UaM-Ue2nfZ0C- при измерении, где U(з — напряжение на генераторе при согласованной нагрузке; а — ослабление аттенюатора;
С — измеряемая емкость (Ск или Сэ );
f — частота измерения;
ZQ — волновое сопротивление передающего ВЧ тракта, рав­ное 50 или 75 Ом.
Шкала прибора Р может быть проградуирована непосредст­венно в значениях измеряемой емкости. При этом в режиме калиб­ровки прибор Р должен показывать значение емкости, удовлетво­ряющее равенству
c^6=2^fZ0 1
где Склб —значение- емкости, которое показывает прибор Р в режиме калибровки.
3.4. Измеряемую емкость рассчитывают по формуле
С-Скл6 цклб .
3.5. Система калибровки может отличаться от приведенной в пп. 3.1 и 3.3, если она обеспечивает правильное соотношение меж­ду амплитудой генератора G и чувствительностью прибора Р, пог­решность измерения измерительной установки.
3.6. Если при измерении стрелка прибора Р отклоняется менее, чем на 30 % шкалы или уходит за ее пределы, то при калибровке методом калибровочной емкости следует подбирать другую чувст­вительность прибора Р или амплитуду генератора G и вновь, отка­либровать шкалу, а при калибровке по. схеме черт. 2 необходимо изменить значение ослабления аттенюатора а.

4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ

4.1. Основная погрешность измерительных установок, исполь­зующих для измерения стрелочные приборы, должна находиться в пределах ±10% конечного значения рабочей части шкалы и в пределах ±15 % измеряемого значения в начале рабочей части шкалы. При измерении на шкалах с конечным значением рабочей части шкалы 3 пФ и менее допускается основная погрешность в пределах ± (20 %+0,05 пФ) измеряемого значения в начале рабо­чей части шкалы.
Для измерительных установок с цифровым отсчетом основная погрешность должна находиться в пределах ±(10% ±0,05 пФ) ±2 знака младшего разряда дискретного отсчета измеряемого значения.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТЕЙ КОЛЛЕКТОРНОГО

И ЭМИТТЕРНОГО ПЕРЕХОДОВ СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ С ВОЛНОВЫМ

СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПЕРЕДАЮЩЕГО ВЧ ТРАКТА 50 ОМ

Схема с включением токосъемного резистора
последовательно в цепь базы.

Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы.

ПРИМЕРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТЕЙ КОЛЛЕКТОРНОГО

И ЭМИТТЕРНОГО ПЕРЕХОДОВ СВЧ ТРАНЗИСТОРОВ С ВОЛНОВЫМ

СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПЕРЕДАЮЩЕГО ВЧ ТРАКТА 75 Ом
Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы

Схема с включением токосъемного резистора
последовательно в цепь базы

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

Конденсатор СЗ выбирают аналогично конденсатору С1 в соответствии с п. 2.3 стандарта.
Схема измерения емкости коллекторного перехода
с заземленным эмиттером

Черт. 5

Э. ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА, РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И СВЯЗЬ

Группа Э29
Изменение № 2 ГОСТ 18604.3—80 Транзисторы биполярные. Метод измерения емкостей коллекторного и эмиттерного переходов
Утверждено и введено в действие Постановлением Государственног