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**
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
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
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
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.
- измеряемый транзистор;
- мост;
- конденсатор;
- измеритель напряжения
Черт.3
- 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
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
Черт.1
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
Схема с подачей сигнала от генератора в цепь базы
Черт.3
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.
Схема измерения емкости коллекторного перехода с заземленным эмиттером
Черт.5
