ГОСТ 18986.14-85
Группа Э29
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ДИОДЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
Методы измерения дифференциального и динамического сопротивлений
Semiconductor diodes. Methods for measuring differential and slope resistances
MКC 31.080.10
ОКП 62 1000
Дата введения 1986-07-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 мая 1985 г. N 1448 дата введения установлена 01.07.86
Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)
ВЗАМЕН ГОСТ 18986.14-75, ГОСТ 19656.8-74
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2004 г.
Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые диоды и устанавливает следующие методы измерения дифференциального и динамического сопротивлений:
- метод замещения (метод I);
- резонансный метод с параллельным контуром (метод II);
- резонансный метод с последовательным контуром (метод III);
- мостовой метод (метод IV).
Метод I применяют для измерения дифференциального сопротивления на низкой частоте.
Методы II, III, IV применяют для измерения дифференциального сопротивления на высокой частоте, а также для измерения динамического сопротивления, если значение амплитуды измерительного сигнала равно или меньше значения постоянного напряжения.
Стандарт не распространяется на стабилитроны.
Общие условия при измерении и требования безопасности - по ГОСТ 18986.0-74 и ГОСТ 19656.0-74.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 2769-80 в части методов измерения динамического сопротивления (см. приложение 1).
1. МЕТОД ЗАМЕЩЕНИЯ
1.1. Принцип, условия и режим измерения
1.1.1. Метод основан на сравнении дифференциального сопротивления диода с сопротивлением калибровочного резистора.
1.1.2. Измерения проводят в нормальных климатических условиях по ГОСТ 20.57.406-81.
1.1.3. Значения постоянного тока, частоты измерения должны соответствовать установленным в стандартах или технических условиях (далее - ТУ) на диоды конкретных типов.
1.2. Аппаратура
1.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.1.
- генератор переменного тока;
- генератор постоянного тока;
- разделительный конденсатор;
- калибровочный резистор;
- диод;
,
- контакты для подключения диода (допускается
четырехзажимная схема включения);
- усилитель;
,
- измерительные приборы
Черт.1
1.2.2. Генератор переменного тока
должен удовлетворять следующим требованиям:
- амплитуда переменного тока на диоде не должна превышать 10% значения постоянного тока;
- нестабильность амплитуды не должна выходить за пределы ±1%;
- выходное сопротивление генератора
должно не менее чем в 100 раз превышать максимальное значение измеряемого сопротивления диодов;
- частота генератора должна быть фиксированной и выбираться из условий
или
,
где
- верхняя допустимая частота генератора (не ниже 1 кГц), Гц;
(
) - максимальное (минимальное) значение дифференциального сопротивления, указанное в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов, Ом;
- общая емкость диода, Ф;
- индуктивность диода, Гн.
Конкретные значения
и
указывают в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов.
1.2.3. Генератор постоянного тока
должен удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать установление и поддержание постоянного тока через диод с погрешностью в пределах ±3%;
- нестабильность тока не должна выходить за пределы ±1%;
- выходное сопротивление генератора
должно не менее чем в 100 раз превышать значение максимального измеряемого сопротивления;
- коэффициент пульсации не должен выходить за пределы ±1%.
1.2.4. Емкость разделительного конденсатора
, Ф, следует выбирать из условия
,
где
- значение дифференциального сопротивления, указанное в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов, Ом;
- частота измерения, Гц.
1.2.5. Значение сопротивления калибровочного резистора должно удовлетворять условию
.
Погрешность определения значения сопротивления калибровочного резистора не должна выходить за пределы ±0,5%.
Температурный коэффициент сопротивления калибровочного резистора не должен превышать 10
.
1.2.6. Измерительный прибор
должен обеспечивать измерение постоянного тока через диод с погрешностью в пределах ±2%.
В электрической схеме допускается отсутствие прибора
.
1.2.7. Усилитель
должен удовлетворять следующим требованиям:
- полное входное сопротивление усилителя должно не менее чем в 100 раз превышать дифференциальное сопротивление диода;
- амплитудная характеристика должна быть линейной с погрешностью в пределах ±3%;
- усилитель должен иметь ступенчатое или плавное регулирование коэффициента усиления.
1.2.8. Погрешность измерительного прибора
не должна выходить за пределы ±2%.
1.3. Подготовка и проведение измерений
1.3.1. Рекомендуемая частота измерения 1000 Гц.
1.3.2. Подключают калибровочный резистор
к контактам
и
. Подают переменный ток от генератора
. По известному значению сопротивления резистора
калибруют в омах шкалу измерительного прибора
путем изменения коэффициента усиления усилителя или изменения амплитуды генератора переменного тока
, при этом должны быть выполнены требования к значению амплитуды, изложенные в п.1.2.2.
1.3.3. Подключают диод к контактам
и
. Устанавливают заданное значение постоянного тока от генератора
.
1.3.4. По измерительному прибору
отсчитывают значение дифференциального сопротивления диода.
1.4. Показатели точности измерения
1.4.1. Погрешность измерения дифференциального сопротивления не должна выходить за пределы ±7% с доверительной вероятностью 0,997.
1.4.2. Расчет погрешности измерения приведен в приложении 2.
2. РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ
2.1. Принцип, условия и режим измерения
2.1.1. Метод основан на измерении дополнительных потерь, вносимых в параллельный резонансный контур с известной добротностью при подключении к нему диода, через который пропускают прямой постоянный ток заданного значения.
2.1.2. Условия и режим измерения должны соответствовать требованиям, изложенным в пп.1.1.2 и 1.1.3.
2.2. Аппаратура
2.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.2.
- генератор тока высокой частоты;
- элемент связи контура с генератором;
- параллельный
резонансный контур;
- конденсатор связи;
- короткозамыкающий проводник;
- диод;
,
- контакты подключения диода или короткозамыкающего проводника;
- элемент развязки
по переменному току;
- генератор постоянного тока;
- элемент связи контура с усилителем;
- усилитель;
- измерительный прибор
Черт.2
2.2.2. Генератор тока высокой частоты
должен удовлетворять следующим требованиям:
- амплитуда не должна превышать 10% значения постоянного тока;
- нестабильность амплитуды не должна выходить за пределы ±1%.
2.2.3. Элементы связи
и
могут быть выполнены по любому типу связи, принятому в куметрах. Связь с генератором и усилителем должна быть такой, чтобы при настройке контура в резонанс в режимах калибровки и измерения изменения измерительного сигнала и потерь, вносимых в контур, не привели бы к увеличению погрешности измерений более чем на 1%.
2.2.4. Значение индуктивности
, Гн, контура выбирают из условия
,
где
- значение дифференциального (или динамического) сопротивления диода, Ом;
- частота измерения, Гц.
2.2.5. Колебательный контур
должен обеспечивать возможность настройки на частоту генератора
.
Погрешность определения добротности контура при коротком замыкании контактов
и
не должна выходить за пределы ±7%.
2.2.6. Если значение емкости конденсатора
, Ф, выбирают из условия
,
где
- полная емкость контура без диода при настройке его в резонанс на частоту измерения, Ф;
- добротность контура без диода,
то потери, вносимые в контур при подключении диода, составят 0,9-1,1 собственных потерь контура.
Емкость конденсатора
должна быть определена с погрешностью в пределах ±2%.
2.2.7. Полная емкость контура
должна быть определена с погрешностью в пределах ±3%.
2.2.8. Короткозамыкающий проводник должен иметь такую же геометрическую форму, как и выводы диода.
2.2.9. В качестве развязки
по высокой частоте следует применять резистор или дроссель. Значение полного сопротивления элемента развязки
, Ом, должно быть выбрано из условия
.
2.2.10. Генератор постоянного тока
должен удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать установление и поддержание постоянного прямого тока через диод с погрешностью в пределах ±3%;
- нестабильность тока не должна выходить за пределы ±1%;
- коэффициент пульсации не должен выходить за пределы ±1%.
2.2.11. Усилитель
должен удовлетворять следующим требованиям:
- амплитудная характеристика должна быть линейной с погрешностью в пределах ±2%;
- усилитель должен иметь ступенчатую или плавную регулировку коэффициента усиления.
2.2.12. Погрешность измерительного прибора
не должна выходить за пределы ±2%.
2.3. Подготовка и проведение измерений
2.3.1. Подключают короткозамыкающий проводник к контактам
и
.
2.3.2. Подают сигнал от генератора
и определяют значение добротности
и общую емкость контура
в соответствии с методикой измерения параметров контуров на куметре.
2.3.3. Отсчитывают показание
прибора
в момент резонанса.
2.3.4. Заменяют короткозамыкающий проводник диодом, подают постоянный прямой ток заданного значения от генератора
, настраивают контур в резонанс и отсчитывают показания
по прибору
.
2.3.5. Дифференциальное сопротивление диода
, Ом, вычисляют по формуле
.
Если
соответствует полному отклонению шкалы прибора
, т.е.
=1, то расчет выполняют по формуле
.
Допускается градуировку шкалы прибора
производить с помощью калибровочных резисторов, так как значения
,
,
и
постоянные для каждой конкретной измерительной установки.
2.4. Показатели точности измерений
2.4.1. Погрешность измерения дифференциального и динамического сопротивлений в процентах с доверительной вероятностью 0,997 не должна выходить за пределы
, где
- значение дифференциального или динамического сопротивления диодов, указанное в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов, Ом.
2.4.2. Расчет погрешности измерения приведен в приложении 2.
3. РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ
3.1. Принцип, условия и режим измерения
3.1.1. Метод основан на измерении общего сопротивления потерь последовательного резонансного контура, состоящего из дифференциального или динамического сопротивления диода и сопротивления собственных потерь контура.
3.1.2. Условия и режим измерения должны соответствовать требованиям, изложенным в пп.1.1.2 и 1.1.3.
3.2. Аппаратура
3.2.1. Измерение следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.3.
- генератор тока высокой частоты;
- генератор постоянного тока;
- разделительный конденсатор;
- индуктивность развязки по высокой частоте;
- индуктивность контура;
- переменный конденсатор;
- калибровочный резистор;
- диод;
,
- контакты для подключения диода или калибровочного
резистора;
- усилитель;
,
- измерительные приборы
Черт.3
3.2.2. Генератор тока высокой частоты
должен удовлетворять требованиям, изложенным в п.2.2.2.
3.2.3. Генератор постоянного тока
должен удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать установление и поддержание постоянного прямого тока через диод с погрешностью в пределах ±3%;
- нестабильность постоянного тока не должна выходить за пределы ±1%;
- коэффициент пульсации не должен выходить за пределы ±1%.
3.2.4. Значение емкости
, Ф, выбирают из условия
,
где
- значение дифференциального или динамического сопротивления диода, указанное в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов, Ом;
- сопротивление потерь резонансного контура, Ом;
- значение переходного сопротивления контактов подключения, Ом;
- частота измерения, Гц.
3.2.5. Значение индуктивности
, Гн, выбирают из условия
.
3.2.6. Измерительный прибор
должен обеспечивать измерение постоянного тока через диод с погрешностью в пределах ±2%.
В электрической схеме допускается отсутствие прибора
.
3.2.7. Колебательный контур
должен обеспечивать возможность настройки на частоту измерения и иметь добротность
400.
3.2.8. Значение сопротивления калибровочного резистора
, Ом, выбирают из условия
.
Погрешность определения сопротивления
не должна выходить за пределы ±1%.
3.2.9. Если значение переходного сопротивления контактов
и
меньше или равно 0,015
, то его при измерениях не учитывают.
3.2.10. Усилитель
должен удовлетворять требованиям, изложенным в п.2.2.11.
3.2.11. Погрешность измерительного прибора
не должна выходить за пределы ±2%.
3.3. Подготовка и проведение измерений
3.3.1. Подключают калибровочный резистор
к контактам
и
, подают переменный ток генератора
и настраивают контур в резонанс по минимальному показателю измерительного прибора
. Показания прибора
пропорциональны значению
или
, т.к. сопротивление потерь резонансного контура и контактов постоянны для каждой конкретной измерительной установки.
По известному значению сопротивления резистора
калибруют в омах шкалу прибора
путем изменения коэффициента усиления усилителя
.
3.3.2. Подключают диод к контактам
и
, подают от генератора
на диод постоянный ток заданного значения, настраивают контур в резонанс и отсчитывают значение дифференциального или динамического сопротивления диода.
3.4. Показатели точности измерения
3.4.1. Погрешность измерения дифференциального и динамического сопротивлений диодов не должна выходить за пределы ±10% с доверительной вероятностью 0,997.
3.4.2. Расчет погрешности измерения приведен в приложении 2.
4. МОСТОВОЙ МЕТОД
4.1. Условия и режим измерения
4.1.1. Условия и режим измерения должны соответствовать требованиям, изложенным в пп.1.1.2 и 1.1.3.
4.2. Аппаратура
4.2.1. Измерения следует проводить на установке, электрическая структурная схема которой приведена на черт.4.
- генератор постоянного тока;
- разделительная индуктивность;
- измерительный прибор;
- конденсатор развязки;
,
- контакты подключения диода;
- диод;
- высокочастотный мост
Черт.4
4.2.2. Генератор постоянного тока
должен удовлетворять следующим требованиям:
- установление и поддержание постоянного тока через диод с погрешностью в пределах ±3%;
- нестабильность постоянного тока не должна выходить за пределы ±1%;
- коэффициент пульсации не должен выходить за пределы ±1%.
4.2.3. Индуктивность
служит для развязки по переменному току. Значения емкости
, Ф, и индуктивности
, Гн, выбирают из условий
;
,
где
- значение дифференциального (или динамического) сопротивления диода, указанное в стандартах или ТУ на диоды конкретных типов, Ом.
4.2.4. Измерительный прибор
должен обеспечивать измерение постоянного тока диода с погрешностью в пределах ±2%.
4.2.5. Высокочастотный мост
должен удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать измерение на заданной частоте;
- обеспечивать прохождение постоянного тока между его выходными контактами;
- обеспечивать задание амплитуды переменного тока не более 10% значения постоянного тока, проходящего через диод;
- погрешность измерения не должна выходить за пределы ±5%.
4.2.6. Переходное сопротивление контактов
и
, емкость между ними и емкость между входными контактами измерительного моста при обработке результатов измерения не учитывают.
4.3. Подготовка и проведение измерений
4.3.1. Уравновешивают высокочастотный измерительный мост
согласно технической документации на него.
4.3.2. Подключают диод к контактам
и
, устанавливают постоянный ток генератора
.
Уравновешивают мост и отсчитывают значения параллельного сопротивления
и параллельной емкости
.
Дифференциальное (или динамическое) сопротивление диода
, Ом, вычисляют по формуле
.
4.4. Показатели точности измерения
4.4.1. Погрешность измерения дифференциального и динамического сопротивлений диода не должна выходить за пределы ±10% с доверительной вероятностью 0,997.
4.4.2. Расчет погрешности измерения приведен в приложении 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ
ГОСТ 18986.14-85 СТ СЭВ 2769-80
Разд.3 и 4 ГОСТ 18986.14-85 соответствуют разд.6 СТ СЭВ 2769-80.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
1. Метод замещения
1.1. Дифференциальное сопротивление диода
, Ом, определяют по формуле
.
1.2. Интервал, в котором с доверительной вероятностью находится погрешность измерений
, %, определяют по формуле
где
,
- коэффициенты, зависящие от законов распределения суммарной и частных погрешностей соответственно;
- составляющая погрешности определения сопротивления резистора калибровки;
- составляющая погрешности отсчета по шкале измерительного прибора при подключении резистора калибровки;
- составляющая погрешности отсчета по шкале измерительного прибора при подключении диода;
- составляющая погрешности за счет нестабильности амплитуды переменного тока;
- составляющая погрешности за счет шунтирующего влияния входного сопротивления усилителя;
- составляющая погрешности за счет шунтирующего влияния выходного сопротивления генератора;
- составляющая погрешности за счет неточности показаний измерительного прибора;
- составляющая погрешности за счет нелинейности усиления амплитуды переменного тока;
- составляющая погрешности за счет пульсации постоянного напряжения.
1.3. Так как суммарная погрешность измерения зависит от многих влияющих факторов и складывается из большого числа частных составляющих погрешности, принимаем распределение составляющих погрешности измерения и распределение суммарной погрешности измерения нормальным. Тогда при доверительной вероятности 0,997 коэффициенты
и
равны 3. Подставляя в формулу (см. п.1.2) значения
=0,5%,
=1%,
=1%,
=1%,
=3%,
=2%,
=1%, получаем, что погрешность измерения не должна выходить за пределы ±7% с доверительной вероятностью 0,997.
2. Резонансный метод с параллельным контуром
2.1. Сопротивление диодов
, Ом, определяют по формуле
.
2.2. Интервал, в котором с доверительной вероятностью находится погрешность измерений
, %, определяют по формуле
при этом
и
определяют по формулам:
;
,
где
,
,
- коэффициенты, зависящие от законов распределения суммарных и частных погрешностей соответственно;
- составляющая погрешности определения емкости калибровочного конденсатора;
- составляющая погрешности за счет нестабильности частоты генератора;
- составляющая погрешности определения общей емкости контура;
- составляющая погрешности определения добротности контура;
- составляющая погрешности за счет нестабильности амплитуды переменного тока;
- составляющая погрешности отсчета показаний измерительного прибора;
- составляющая погрешности за счет пульсации постоянного напряжения.
2.3. Так как суммарная погрешность измерения зависит от многих влияющих факторов и складывается из большого числа частных составляющих погрешности, принимаем распределение составляющих погрешности измерения и распределение суммарной погрешности измерения нормальным. Тогда при доверительной вероятности
=0,997 коэффициенты
и
равны 3. Подставляя в формулу значения
=3%,
=2%,
=7%,
=1%,
=2%,
=2%,
=2%, получаем, что погрешность измерения
, %, с доверительной вероятностью
=0,997 не должна выходить за пределы, рассчитанные по формуле
.
3. Резонансный метод с последовательным контуром
3.1. Интервал, в котором с доверительной вероятностью находится погрешность измерений, определяют по методике, изложенной в разд.1 настоящего приложения, при условии соблюдения требований пп.3.2.4, 3.2.5.
4. Мостовой метод
4.1. Интервал, в котором с доверительной вероятностью находится погрешность измерений,
, %, определяют по формуле
,
где
,
- коэффициенты, зависящие от законов распределения составляющих погрешностей соответственно;
- составляющая погрешности измерительного моста;
,
- составляющие погрешности за счет шунтирующего влияния конденсатора и разделительной индуктивности соответственно;
- составляющая погрешности за счет неточности установления и поддержания постоянного напряжения;
- составляющая погрешности за счет неточности отсчета момента равновесия моста.
4.2. Так как суммарная погрешность измерения зависит от многих влияющих факторов и складывается из большого числа частных составляющих погрешности, принимаем распределение составляющих погрешности измерения и распределение суммарной погрешности измерения нормальным. Тогда при доверительной вероятности 0,997 коэффициенты
и
равны 3. Подставляя в формулу значения
=5%,
=1%,
=1%,
=2%,
=2%, получаем, что погрешность измерения не должна выходить за пределы ±10% с доверительной вероятностью 0,997.
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2004
