Методы и средства измерения шумовых и малосигнальных параметров мощных биполярных транзисторов для целей контроля их качества

Дулов, Олег Александрович

Приборы и методы измерения по видам измерений

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Методы и средства измерения шумовых и малосигнальных параметров мощных биполярных транзисторов для целей контроля их качества

кандидата технических наук: Дулов, Олег Александрович
город: Ульяновск
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.11.01

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Методы и средства измерения шумовых и малосигнальных параметров мощных биполярных транзисторов для целей контроля их качества»

Автореферат диссертации по теме "Методы и средства измерения шумовых и малосигнальных параметров мощных биполярных транзисторов для целей контроля их качества"

На правах рукописи

□□3456564

Дулов Олег Александрович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ШУМОВЫХ И МАЛОСИГНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МОЩНЫХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ КОНТРОЛЯ ИХ КАЧЕСТВА

Специальность 05.11.01- Приборы и методы измерения (электрические измерения)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск 2008

003456564

Работа выполнена на кафедре «Радиотехника, опто- и наноэлектроника» Ульяновского государственного технического университета

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Сергеев Вячеслав Андреевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнов Виталий Иванович кандидат технических наук, доцент Ефимов Александр Владимирович

Ведущая организация:

Чувашский Государственный университет г.Чебоксары

Защита состоится 26 декабря 2008 г. в 15 часов в аудитории 211 на заседании диссертационного совета Д 212.277.01 при Ульяновском государственном техническом университете по адресу: 432027 г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета по адресу: 432027 г. Ульяновск, ул. Северный венец, 32.

Автореферат разослан « » ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д. т. н., профессор 0 '^ Казаков М.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Постоянное повышение требований к качеству и надежности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) определяет необходимость разработки и совершенствования методов и средств неразрушающсго контроля (МНК) качества изделий электронной техники (ИЭТ). Задача разработки и повышения эффективности МНК состоит не только в установлении аналитической или корреляционной связи между дефектами прибора и информативным параметром, но и в определении оптимальных режимов измерения этого параметра.

За последнее десятилетие в работах Г.Б. Сердюка, Г.П. Жигальского, М.И. Горлова, А.В Якимова и др. активное развитие получили МНК ИЭТ по электрическим шумам и эффектам нелинейности. Интерес к этим методам обусловлен тем, что они достаточно универсальны и эффективны, поскольку шумы и нелинейности ВАХ присущи всем элементам и несут информацию о разнообразных дефектах. Эти методы получили широкое экспериментальное подтверждение на различных классах пассивных элементов: тонкопленочных резисторах, МДП-структурах, контактных соединениях и диодах Шоттки.

Особое место среди полупроводниковых приборов занимают мощные биполярные ВЧ и СВЧ-транзисторы. Они широко применяются в современной РЭА различного назначения и остаются при этом наименее надежными электронными компонентами, поскольку работают в жестких тепловых и электрических режимах. При этом предельные функциональные возможности и надежность даже бездефектных приборов, во многом определяются эффектами неоднородного, а при некоторых режимах, и неустойчивого распределения плотности тока, мощности и температуры в приборных структурах.

В работах А. Ван дер Зила, Мак - Уортера, Л.П. Карбы, Ю.С. Карпова, B.C. Пряникова, А.К. Нарышкина, В.М. Придорогина, A.A. Широкова и др. показано, что источником информации о качестве мощных биполярных транзисторов (МБТ) является собственный шум приборов. Однако, в указанных работах шумовые свойства МБТ рассматривались без учета конструкционно-топологических особенностей современных ВЧ и СВЧ транзисторов и эффектов неоднородного токораспре-деления в приборных структурах. Для повышения эффективности МНК по шумам необходимо сформулировать требования к измерительной аппаратуре и организации процесса измерения, позволяющие минимизировать погрешности измерения шумовых параметров с учетом того, что МБТ является активным и существенно нелинейным элементом, а при изменении режима измерения меняются и коэффициент усиления транзистора и параметры его эквивалентной шумовой схемы.

Методы и средства диагностики МБТ по эффектам нелинейности развиты в работах В.Л. Аронова, Б.С. Кернера, В.Ф. Синкевича, А.Н. Рабодзея, А.Я. Квурта,

1Л TT Л* Г* Гл^^п^п Г» VU,.™ тлт Ш-.-.1И...... Г С rt^t+'.^^n- П »ДилПл.

1ЧЛ1 L . I 11 11.1.11, * Up.lUUU, W. IlUIVUj UlUWIVUUlllj л .л • vy ■ 1.1UVUV1

и др. Косвенные методы оценки неоднородного токораспределения по эффектам нелинейности достаточно трудоемки. Автоматизированные методы имеют невысокую чувствительность и позволяют выявлять дефектные приборы лишь в режимах с резко неоднородным токораспределением, при которых изделие подвергается запредельным энергетическим воздействиям, что ограничивает применение этих методов в производственных условиях.

Цель и задачи исследования - повышение достоверности и эффективности не-разрушающега контроля качества мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов по шумовым и малосигнальным параметрам путем повышения точности и чувствительности методов и средств измерения указанных параметров.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Определить предельные возможности повышения точности измерения параметров низкочастотного (НЧ) шума со спектром типа \//г путем учета влияния показателя в частотной зависимости спектра шума на методические погрешности измерения параметров НЧ шума.

2. На основе синтеза двухсекционной эквивалентной шумовой схемы мощного биполярного ВЧ и СВЧ транзистора с учетом его конструкционно-топологических особенностей оценить влияние неоднородности токораспределения в структурах мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов на их шумовым характеристики.

3. На основе анализа двухэлементной теплоэлектрической модели мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов с дефектами разработать способ и устройство автоматизированного контроля однородности токораспределения и температурной границы области безопасных режимов мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов по зависимости коэффициента внутренней обратной связи по напряжению ИПБ от коллекторного напряжения.

4. По результатам ускоренных испытаний оценить эффективность отбраковки потенциально ненадежных мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов по шумовым и малосигнальным параметрам и разработать соответствующие методики.

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались положения и методы теории электрических цепей, теории случайных процессов, теории погрешностей, физики полупроводников и полупроводниковых приборов, теории вероятности и математической статистики, а также численные методы с применением ЭВМ.

Научная новизна.

1. Впервые показано, что при измерении спектральной плотности мощности НЧ шума со спектром типа 1//г методом непосредственной оценки существует ширина полосы фильтра, при которой методическая погрешность измерения минимальна; при этом значение ширины полосы фильтра уменьшается, а минимальная методическая погрешность растет с увеличением показателя у.

2. Впервые для расчета шумовых характеристик мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов с учетом эффектов неоднородного токораспределения предложена двухсекционная эквивалентная шумовая схема, позволяющая разделить источники шума пассивной и активной областей транзисторной структуры.

3. Установлено, что отношение значений среднего квадрата шумового напряжения МБТ, измеренных при постоянном коллекторном напряжении и двух различных токах, пропорционально коэффициенту неоднородного токораспределения в транзисторной структуре.

4. На основе двухэлементной теплоэлектрической модели МБТ с дефектами показано, что зависимость малосигнального коэффициента внутренней обратной связи по напряжению й12£ от коллекторного напряжения имеет нелинейный характер, а крутизна этой зависимости пропорциональна величине дефекта.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Предложены рекомендации но выбору режима измерения шумовых параметров мощных биполярных транзисторов и методики отбраковки дефектных МБТ по шумовым характеристикам.

- установка для измерения теплофизических параметров мощных транзисторов УИТЭП внедрена на входном контроле п/я В-8828;

- установка для контроля качества мощных транзисторов внедрена на Сарапуль-ском радиозаводе.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на радиотехническом факультете Ульяновского государственного технического университета при проведении занятий по дисциплинам «Устройства генерирования и формирования радиосигналов», «Основы метрологии и радиоизмерений» для студентов специальности «Радиотехника».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной НТК «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 1996); Всероссийской НТК «Современные проблемы проектирования и эксплуатации радиотехнических систем» (Ульяновск, 1998, 2001, 2007); VIII и IX Международных НТК «Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды»(Ульяновск, 2000, 2004); Всероссийской НТК «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформати-ка в науке и технике» (Ульяновск, 2004,2006).

На защиту выносятся:

1. Двухсекционная шумовая эквивалентная схема МБТ, учитывающая эффекты неоднородного токораспределения в приборных структурах.

2. Расчетные формулы для оценки методической погрешности измерения шумовых параметров прямым методом и методом удвоения с учетом влияния показателя степени в частотной зависимости спектральной плотности НЧ шума.

3. Модель и формулы для расчета неоднородности токораспределения в мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторах с дефектами различной физической природы.

4. Структурная схема устройства для контроля качества и температурной границы области безопасных режимов МБТ по зависимости малосигнального коэффициента обратной связи по напряжению ИПБ от коллекторного напряжения.

^ Рту'П.ТППТ птлЯг»пг»ит-гу тлV тмтслтамттм м ПП7пч1иН1 С ня ЭТОЙ

---^ '----* ------ * "" " " " I 1 " ' "

основе методики отбраковки дефектных и потенциально ненадежных приборов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 31 научная работа, включая, 19 научных статей (4 в изданиях из перечня ВАК), 7 тезисов докладов на научно-технических конференциях и семинарах, 5 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Личный вклад автора. Основные научные результаты получены автором лично. Реализация ряда прикладных разработок и экспериментов осуществлялась с участием A.A. Широкова, сотрудников и студентов кафедр «Радиотехника» и «Радиотехника, опто- и наноэлектроника» УлГТУ. Работы по внедрению результатов исследований проводились при личном участии автора.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 145 наименований, четырех приложений. Общий объем диссертации составляет 169 страницы и содержит 9 таблиц и 70 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна результатов работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены неразрушающие методы контроля качества ВЧ и СВЧ МБТ по шумовым и малосигнальным параметрам. Показано, что для контроля качества МБТ необходимо в первую очередь обеспечить выявление дефектов, способствующих развитию локализации тока и локальных перегревов в структуре прибора, которые приводят к уменьшению параметров предельных режимов работы МБТ. Указанные дефекты могут выявляться по параметрам НЧ шума, нелинейно-стям вольтамперных характеристик (ВАХ) и малосигнальным параметрам, поскольку флуктуации токораспределения резко возрастают вблизи режимов его неустойчивости, а, согласно флуюуационно-дисссипационной теоремы, это должно приводить и к увеличению отклика системы на малое возмущение.,

Однако, известные МНК МБТ по шумовым параметрам не достаточно эффективны, поскольку разработаны на основе однородных шумовых моделей, не учитывающих конструкционно-топологические особенности современных ВЧ и СВЧ МБТ и эффекты неоднородного токораспределения в транзисторных структурах, что приводит к значительным погрешностям при определении информативных шумовых параметров по результатам измерений. Анализ методов измерения шумовых характеристик МБТ показал, что методические погрешности измерения уровня НЧ шума сильно зависят от вида спектра шума, в частности от показателя степени в частотной зависимости спектра шума, что ранее не учитывалась при определении требований к измерительной аппаратуре и организации процесса измерения в МНК МБТ по шумовым параметрам.

Известные малосигнальные модели (Мюллера, Паули и др.) с учетом тепловой обратной связи (TOC) справедливы только при однородном распределении тока в транзисторной структуре. Впервые методика определения максимальной температуры в МБТ при неоднородном токораспределении по дифференциальным параметрам предложена B.J1. Ароновым. Суть методики состоит в расчете дифференциального теплового сопротивления транзистора по изменению коллекторного тока при малом приращении коллекторного напряжения. Эта методика имеет малую чувствительность и трудоемка, поскольку требует измерения малых изменений больших напряжений и точного поддержания температуры корпуса прибора. Известные методы контроля неоднородного токораспределения по нелинейности квазистатической зависимости иЭБ {Uк ) также имеют малую чувствительность.

Во второй главе предложены пути оптимизации процедуры и средств измерения шумовых параметров мощных ВЧ и СВЧ транзисторов и оценка предельно достижимых методических погрешностей измерения параметров НЧ шума.

Анализ требований к аппаратуре и процедуре измерения шумовых параметров проведен на основе классической схемы измерителя спектральной плотности мощности Си( /) шума методом прямой аппаратной фильтрации (рис Л.)

к,иш0) у (о го) ват)

Мало-

шумящий

усилитель

Линейный полосовой фильтр

Квадратичный детектор

Регистрирующее устройство

Рис. 1. Структурная схема измерителя спектральной плотности мощности шума методом фильтрации

Статистическая погрешность измерения Си(/) зависит от того, какое устройство используется в качестве усреднителя: 5И = -ЩТИ ■ Д/Эф - при усреднении идеальным интегратором; 8ФНЧ - л]с1/2тфич • А/"ЭФ - при усреднении фильтром низкой частоты (ФНЧ), а полная методическая погрешность измерения Си(/) определяется геометрическим суммированием статистической погрешности 8 и смещения оценки в:

ЕЯ1=5 + еФНЧ1.~$ + ^ФНЧ' (1)

(А/" (

где 5 = ——-----, параметр й = 1 при использовании для фильтрации

24 МЛ

сигнала идеального ФНЧ и полосового фильтра и <1 = 1/2 - при использовании в качестве фильтра одиночного колебательного контура, Ти - продолжительность

интегрирования, А/Эф - эффективная шумовая полоса фильтра, йц (/) - вторая производная по частоте спектральной плотности мощности (/). Из вида функциональной зависимости л2 и ё\ от эффективной шумовой полосы фильтра следует, что существует некоторая ширина полосы Д/э™, при которой суммарные погрешности или ефнч£ минимальны:

у7ПИ \"ГПР ~п!г>!пт ИД?2ЛЪНЫМ ННТСГр^ТОрСМ

(2а); А/эф

ППТ1 \;рпаттиат1т1тх

1144с?

С(Л

О" (Л

ФНЧопт .

ТФНЧ

С(/)

(26)

При замене в формуле (2а) Ти на 2хфич она становится идентичной (26), поэтому дальнейшие результаты представлены для случая усреднения сигнала идеальным интегратором. Для шума со спектром вида (?(/) = А //г из (2а) следует:

дт"- - з - Г :1 1(з)

Расчет на ЭВМ показал, что увеличение значения показателя степени у от 0,5 до 3 приводит к уменьшению ширины полосы фильтра (3) примерно в 3 раза. Ширине полосы фильтра (3) очевидно соответствует минимальное значение суммарной относительной погрешности измерения спектральной плотности мощности НЧ шума:

, гЧГ + П2(¥эГ7_ I ы

'И1 К-Л/эГ" ' 576/4 рТи-А/£

Минимальная погрешность, определяемая формулой (4), в л/5Л4р аза больше погрешности, определяемой известным выражением Ван дер Зила, но в отличие от него достигается лишь при оптимальном значении эффективной полосы фильтра, величина которого зависит от величины у. С увеличением у величина слабо возрастает по

закону~1$у2(у + 1)2 ; при изменении у от 0,5 до 3,0 и сохранении прочих параметров измерения относительная погрешность измерения Сф возрастает в 1,74 раза.

Поскольку заранее до проведения измерения значение показателя у в спектре шума контролируемого прибора неизвестно, то эффективную полосу фильтра логично установить из предположения, что у = 1, и при отклонении реального значения у от 1 реальная относительная погрешность е^ будет отличаться от минимального значения. Отношение реальной относительной погрешности к минимальной (рассчитанной при оптимальной полосе фильтра А/эфПт(у), соответствующей реальному значению у) имеет вид:

I ^

mv = = i

г Ь2(г+V2'

ur2(r+U2 16

(5)

Коэффициент ту возрастает при отклонении у от единицы.

При проведении измерений на практике часто используются стандартные селективные вольтметры, в которых обычно реализуется не режим выбора оптимальной полосы фильтра, а режим постоянного отношения ширины полосы к центральной частоте: Af/f = С = const. В этом случае необходимо говорить об оптимальном времени измерения, выражение для которого получается из (3):

Т°пт =W-d/f-C5-у2(у + \)2. (6)

Показатель степени у в частотной зависимости спектра НЧ шума определяется по двум значениям спектральной плотности мощности G](/,) и G2(f2), измеренным на двух различных частотах /, и /2: у = ln[G1(/|)/G2(/2)]/ln(/2//1). Квадрат относительной погрешности измерения у очевидно будет определяться как по-

грешностями измерения спектральной плотности мощности, так и погрешностями задания средней частоты фильтра:

-Щ^1х+512)+г(5},+8}2)]. (7)

Значение средней частоты современных фильтров может быть задано с погрешностью в доли процента и величиной + д]г) в квадратных скобках в (7) можно пренебречь. Тогда погрешность определения параметра у огибающей спектра НЧ шума будет определяться только погрешностью измерения спектральной плотности. При выборе оптимальной полосы для каждой из частот эти погрешности минимальны и квадрат суммарной погрешности запишется в виде:

5а ,Г(Г+1УТ г 4Т-г-1п(/2//,)1 144 -й

(8)

Характер зависимости бу (;у) определяется выражением д/(у + 1)2/у3, с ростом у погрешность слабо монотонно падает.

Полученные выражения позволяют не только оценить реальные погрешности измерения методом непосредственной оценки, но и минимизировать эти погрешности путем соответствующего выбора параметров схемы и режимов измерения.

Сравнительный анализ методов показал, что для МВТ наиболее оптимальным методом измерения шумовых параметров в задачах контроля качества является метод удвоения. Расчеты показывают, что в результате двукратного повторения процедуры

измерения время измерения увеличивается в два раза, а погрешность возрастает в л/2 раз по сравнению с методом непосредственной оценки. Однако, этот метод позволяет исключить необходимость учета изменения коэффициента усиления транзистора и других параметров эквивалентной шумовой схемы при изменении режима измерения и исключить расчетные погрешности, достигающие десятков процентов при определении шумовых параметров по результатам измерения методом непосредственной оценки. При измерении шума со спектром типа 1//г с полосой пропускания фильтра А/'эф™ для оценки погрешности нужно использовать значения из (4).

Приведено описание экспериментальной установки для измерения шумов транзисторов, созданной с использованием стандартных приборов, и результаты исследований шумов МБТ различных типов. Показано, что по характеру изменения шума при изменении электрического режима МБТ можно определить режимы измерения, повышающие достоверность выявления дефектных приборов.

В третьей главе представлены результаты разработки и экспериментальной апробации электрофлуктуационного метода диагностики неоднородного токораспреде-ления МБТ на основе двухсекционной шумовой схемы (рис. 2). В схеме учтены конструкционно-топологические особенности современных ВЧ и СВЧ МБТ: введены эмиттерные стабилизирующие сопротивления гх, обеспечивающие равномерное распределение тока в транзисторной структуре; сопротивление базы гБ представлено в виде двух сопротивлений: сопротивления пассивной базы гБП, сосредоточенного в периферийной части эмиттерного перехода и сопротивления активной базы гБА, расположенного под эмиттером.

|ЛГ

ек

ТКА

Ж щ.\ и

еэ, /V

У : г

!'а | эл

Г,

к л

Ль

Рис. 2. Двухсекционная эквивалентная шумовая схема биполярной транзисторной структуры

С учетом этого введены источники шума: -^е^ = еКг - шумы сопротивления

генератора д/е£/7 = еБП - шумы сопротивления пассивной базы; д//эя = гэп -НЧ шумы пассивной части эмиттерного перехода; \Jigfj ~ — дробовые шумы

пассивной базы;

- тепловые шумы эмиттерного стабилизирующего

сопротивления; л]еБА = еБА - тепловые шумы активного сопротивления базы;

'34

- НЧ шумы активной части эмиттерного перехода; фБА = ¡м - дробо-

вые шумы активной базы; =1К - шумы утечки коллекторного перехода;

!'кд ~ 'кд ~ Дробовые шумы коллекторного перехода; И2]Э ■ 1Б - генератор тока, учитывающий усилительные свойства транзистора, /г21Э - коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером. Выражение для напряжения шума, приведенного ко входу МБТ, в такой схеме имеет вид:

(ГБП + ГЭС )2 ' К вх

(г'У

(4 + +Л?)

Г- 4- ¡2 + ;2 + ЭА + 1БА + 1К + 77=

2] Э 7

(9)

[Кгк4 + гэс)(гЭЛ + ГБП + гэс)+гБП ■ ГЭП]2 (гы + гЭА + гэп)2 ]

Выражение (9) позволяет выбрать такой электрический режим работы транзистора и значение при которых по измерениям шума возможно определение местонахождения дефектов в транзисторной структуре.

В диапазоне низких частот НЧ шум преобладает над дробовым и тепловым шумами, что позволяет упростить эквивалентную шумовую схему и записать выражение для шумового напряжения, приведенного ко входу в виде:

+ , (10) где А, В,С, В- коэффициенты, определяемые параметрами шумовой схемы.

Если ввести коэффициент токораспределения т, определяющий долю полного тока эмиттера /э, проходящую через центральную область (1ЭА = т1э), то величина шума, приведенного ко входу при Rr —» 0, определяется из соотношения:

(11)

Откуда:

21Э

Кгба!О

где /Г - некоторый коэффициент, учитывающий физические параметры структуры. Поскольку Кг1А в общем случае неизвестно, то были рассмотрены закономерности изменения относительного коэффициента токораспределения, определяемого как отношение текущего значения т к значению коэффициента тн при наименьшем токе исследуемого диапазона 1ЭИ:

1Л п1 /2

п2\Эиш01ЭН

h1 и1 /2

21ЭЯ шОн Э

где Ь2]ЭИ, U*0h - значения Л21Э и , измеренные при токе 1ЭИ.

При больших значениях Rr относительный вклад активной и пассивной областей структуры в общий уровень шума существенно изменяется:

(14)

где DI В»[>э(/»21Э + О]"2 • В режиме малых и средних токов отношение D/B на 2-3 порядка меньше единицы, aC~D.C учетом этого (14) можно записать:

Ül«Üi0 + CR2r-ifn. (15)

Из (15) следует, что при больших значениях Rr в диапазоне малых и средних токов эмиттера основной вклад в уровень шума транзисторной структуры в области низких частот дает поверхностная составляющая шумового тока i\n.

Входящие в выражение (11) генераторы шумового тока i3n, i3A в общем случае имеют вид:

21Э ' J

где к - коэффициент, зависящий от состояния поверхности и объема структуры и имеющий сильный разброс от прибора к прибору; 1К - ток коллектора {1К и h2[R ■ In,); п, /-коэффициенты, величина которых не превышает теоретическое значение 2. С учетом (16) выражение (10) примет следующий вид:

Ul = (A + C-Ri)-kn-%^HB + D-Rl)-kA.^, (17)

h2\E'f «21Б-J

где кп, кА - коэффициенты, зависящие от состояния поверхности и объема, соответственно, при этом коэффициент кп на несколько порядков превышает кА, т.к.

21903А

степень легирования приповерхностной области эмитгерного перехода значительно выше объемной, и, как следствие, дефектность структуры в этой области (неоднородности, дислокации и т.п.) также оказывается выше.

Экспериментально исследовались мощные кремниевые транзисторы ВЧ и СВЧ диапазонов. Результаты экспериментальных исследований приведены на рис. 3. Видно, что с ростом тока относительный коэффициент токораспределения тотн убывает. Немонотонный характер зависимости тотн{1 э)> наблюдаемый у транзисторов типа 2Т903А и 2Т907Б, объясняется преобладающим действием эффекта оттеснения и уменьшением коэффициента передачи с ростом тока в некотором интервале токов. В результате фактор неоднородности в этом интервале токов уменьшается, а коэффициент токораспределения соответственно возрастает с ростом полного тока.

На рис. 4 показаны зависимости 1]гш от тока эмиттера, построенные по (17) и измеренные экспериментально у транзистора типа 2Т908А на частоте 1 кГц. В диапазоне изменения тока от 0.01 А до'0.2 А имеется хорошее согласие теоретических и экспериментальных кривых. В области токов от 0.2 А до 1.0 А заметно их расхождение. Причина слабой зависимости {/* от тока в диапазоне 0.2 0.5 А, как выяснено в независимом эксперименте обусловлена перераспределением тока по площади эмиттера и локализацией его в пределах малых областей. То есть из зависимости 112ш от тока эмиттера можно получать информацию о степени однородности токораспределения по площади эмиттера.

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Л,, А

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 /а, А

Рис. 3. Зависимость относительного коэффициента токораспределения тотн от полного тока эмиттера 1Э

На рис. 5, 6 представлены теоретические и экспериментальные зависимости 1/ш от сопротивления источника сигнала Яг при различных значениях гБП и 1Э. На зависимостях имеются две области: 112ш =сопй (для Яг < 1 Ом) и Ом). Промежуточная область является переходной и зависит от величин гБП и 1Э. Для решения задачи диагностирования состояния структуры наибольший интерес представляет ход зависимости 1]гш от гБП. Из рис. 5 видно, что с ростом гБП переходный

участок кривой смещается в область больших значений Rr.

Ui,

В2/Гц

/Э,А

Рис.4 Зависимость £/„ от тока эмиттера для разданных значений гт и гБА : 1. гш =0.3 Ом, га = 1 Ом; 2.гш =0.1 Ом, ги= 30м;3. гет=0.1 Ом, гБА= 1 Ом; 4 - данные эксперимента.

VI.

В2/Гц ,.,,-п

Лг, Ом

Рис.5. Зависимость от сопротивления источника сигнала при /э= 0.2 А, ги=1 Ом: 1 - =0.3 Ом; 2 - гБП =0.2 Ом; 3 - гвп =0.1 Ом; 4 - данные эксперимента.

К-

В2/Гц

Rr, Ом

1 0.1 I 10 ™

Рис.6. Зависимость C/¿ от сопротавления источника сигнала Яг 1фи = 1 Ом, гял = 0.1 Ом: 1 - 1Э =5 А; 2 - 7Э=1 А; 3 - 7Э=0.1 А (расч.); 4 - /э=3 А; 5 - 1Э= 0.2 А (эксперим.).

На основании проведенного анализа и экспериментальных результатов сделан вывод, что зависимость и2ш =F(Rp) при 73=const можно использовать для оценки величины сопротивления пассивной базы гш, которое определяет температурную стабильность транзистора при работе его в режиме больших токов.

Хорошее согласие теоретических данных с результатами эксперимента подтверждает правильность теоретической модели.

В четвертой главе описан метод контроля однородности токораспределения в МВТ по коэффициенту внутренней обратной связи по напряжению кПБ и установка для автоматизированного контроля ОБР, основанная на данном методе. Анализ стационарного неизотермического токораспределения в симметричных транзисторных структурах с дефектами проводился на основе дискретной теплоэлектрической модели МБТ (рис.7).

Рис.7. Дискретная теплоэлектрическая модель МБТ с симметричной структурой

Дефекты задавались в виде различия тепловых сопротивлений ДRT, входных сопротивлений rm в схеме с общей базой Дг„и инжекционных параметров А, и Аг симметричных частей структуры. В результате теоретического анализа показано, что отклонение токов транзисторов от их среднего значения имеет вид: 5=l,~h _ А/_ (1 + У.0ХЕ/*/Г/иХДЛг/Дга)-Ау. + /и(УЛ,) (18) h ' h ~ 2(l + vn0)[l.(UK/Ui:jI)]

где vM = гп010/2<рТк , Avn = &rnIg/2<pr , <рТк , <рт -тепловой потенциал при температуре корпуса Тк и средней температуре структуры Т, соответственно, U^- напряжение локализации тока, определяемое параметрами МБТ.

Из (18) следует, что крутизна зависимости 8(UK) пропорциональна величине дефекта. Для проверки аналитических зависимостей проведено компьютерное моделирование стационарного неизотермического токораспределения в МБТ с помощью программы Electronics Workbench 5.12., дополненной блоком расчета температуры переходов транзисторов. Результаты расчета приведены на рис. 8.

Перераспределение тока в структуре при изменении коллекторного напряжения имеет тепловую природу и проявляется в изменении напряжения на эмиттерном переходе U3E, которое легко находится из выражений для тока через любую из частей структуры. Таким образом тепловая составляющая коэффициента внутренней обратной связи по напряжению hTm = dUЭБ /dUK несет информацию о дефектах, определяющих неоднородность токораспределения. Для случая чисто теплофи-зического дефекта (А, = А2 = А0 и Д гп = 0 , Д RT > 0) в линейном по величине 8 приближении было получено:

i [ l-pr/Цкл) ) Ml

[1-(и*/и*л)Г J

hT -hT 12Б ~ 12Б0

1 +

2 RT0

(19)

где И7,!Б0 =~ФТк (1п 2А0 //0)/2ТК - тепловая составляющая в бездефектной структуре, а через IIг обозначена величина V п, ф Тк //¡[^ . Соответственно для чисто электрофизического дефекта (А, = А 2 и ДЛ7 = 0, Лг„ > 0):

(20)

дгэ, мОм

Рис. 8. Изменение крутизны зависимости АI /ДСЛ- от вносимого дефекта а - разности тепловых сопротивлений; б - разности сопротивлений в эмиггерной цепи; 1-1^=10 В; 2-ик=20В\3-ик =30 В; 4-{/^=40 В

В обоих случаях растет с увеличением {/х и стремится к бесконечности при

Разработана установка УИТЭП, в которой реализовано измерение зависимости Ь]2Б(ик) с подачей на испытуемый транзистор суммы линейно нарастающей и гармонической мощности (рис. 9).

ЦИФРОВОЙ ВОЛЬТМЕТР

характеристик биполярных транзисторов

Испытуемый транзистор включается по схеме с общей базой. В течение действия управляющего импульса длительностью вырабатываемого схемой управления, через испытуемый транзистор протекает ток 13, задаваемый генератором стабильного тока (ГСТ), а на коллектор с выхода усилителя мощности подается сумма линейно нарастающего и синусоидального напряжений, выра-

батываемых генератором линейно нарастающего напряжения (ГЛНН) и генератором низкой частоты (ГНЧ) соответственно: IIКБ (?) = икм ///# + 1/т бш^/ . Переменная составляющая напряжения на эмиттерном переходе I]ЭБ через разделительный конденсатор поступает на вход усилителя. Усиленный сигнал выпрямляется и поступает на измерительный вход цифрового вольтметра (ЦВ) с внешним запуском. Вид характеристик 0ЭБ(ик) можно наблюдать на экране осциллографа и регистрировать с помощью ЭВМ. На рис. 10 приведены характерные зависимости к(2Б (Укб ) транзисторов типа КТ903А, полученные на установке.

Рис. 10. Формы зависимости И^б^кб) транзисторов типа КТ903А. а, б - регистрация на запоминающем осциллографе, режим /э =0,5 А, Vкм =50 В = 1 с; в, г - регистрация на ПЭВМ (программа «ЗрейгаЬаЬ»), режим /э =1 А, V¡^ =50 В ¡и = 2 с

У транзисторов №737 и № 464 (рис. 10,а,в) тепловое сопротивление практически не зависит от коллекторного напряжения, то есть распределение тока и температуры однородно во всем диапазоне напряжений иКБ.

Для автоматического контроля температурной границы области безопасных режимов (ОБР) МБТ, определяемой предельно допустимой температурой перехода Гмакс, необходимо непрерывно измерять температуру перехода Тп и поддерживать её значение на уровне 7,„=ГЛЖ|. путем соответствующего взаимозависимого изменения тока 1К (0 и напряжения ИКБ (/). В работе показано, что температура перегрева перехода пропорционально произведению к[1Б • икБ и для определения границы ОБР необходимо выделить и поддерживать постоянной тепловую компоненту й|72£.

Структурная схема устройства, реализующего данный принцип, приведена на рис. 11. Устройство работает следующим образом. С помощью ГЛНН, двух ГНЧ и сумматора на коллектор испытуемого транзистора подается сумма линейно нарастающего и двух гармонических напряжений. Одновременно в эмиттер транзистора с выхода усилителя мощности подается ток, равный 1макс для данного типа транзисторов.

Рис. 11. Структурная схема устройства автоматического контроля границы ОБР МБТ

Период колебаний первого ГНЧ выбирается в 2-3 раза больше, а второго ГНЧ - в 102 -103 раз меньше тепловой постоянной времени переход-корпус транзистора. Переменное напряжение на эмитгерном переходе иЭБ, содержащее составляющие с частотой// первого ГНЧ и с частотойвторого ГНЧ, поступает на входы селективных усилителей, настроенных на частоты // и /2, соответственно. Сигналы с выходов селективных усилителей выпрямляются и через фильтры низкой частоты (ФНЧ) поступают на входы первого вычитающего устройства (ВУ). Сигнал, пропорциональный И[2Б, с выхода первого ВУ поступает на первый вход перемножителя, на второй вход которого через третий ФНЧ поступает квазистатическая составляющая коллекторного напряжения IIВторое ВУ формирует разностный сигнал между напряжением на выходе перемножителя, пропорционального температуре перехода транзистора Тп, и опорным напряжением иоп!, значение которого соответствует Тмкс. Разностный сигнал с выхода второго ВУ поступает на вход пропорционально-интегрального ре-

гулятора, выходной сигнал которого подается на вход усилителя мощности. Усилитель мощности управляет эмитгерным током испытуемого транзистора таким образом, чтобы выполнялось условие Тп = Тмакс. Граница ОБР, то есть зависимость 1К = Р(ИКБ) при Т„ =Тмакс, наблюдается на экране осциллографа. При достижении напряжения на коллекторе значения иоп2 = иКВпред срабатывает компаратор,

№>- триггер отключает ГЛНН и цикл измерения завершается.

В пятой главе представлены результаты ускоренных испытаний и оценка эффективности МНК серийных МБТ по шумовым и малосигнальным параметрам, а также разработанные методики отбраковки МБТ,

Экспериментальное исследование зависимости уровня шума транзисторов типа КТ803А от напряжения на коллекторе =0,05 А) показало, что из общей выборки МБТ можно выделить два класса приборов: с сильной зависимостью уровня шума от напряжения на коллекторе и почти независящие от последнего вплоть до 50 В. Установлено изменение характера распределения транзисторов по уровню шума при увеличении коллекторного напряжения. При 1/к=40 В наблюдается четкое разделение приборов на две группы: малошумящих и сильно шумящих (рис. 12). Это объясняется тем, что у приборов, попадающих во вторую моду распределения существенными становятся процессы теплоэлектрической неустойчивости и лавинного умножения в коллекторном переходе, которые ответственны за высокий уровень шума. Такие транзисторы более склонны к шнурованию тока и пробою и, как следствие, менее надежны.

ик=40В, 0,05 А, Р = ! кГц, о - 229 шт.

Рис. 12. Распределение транзисторов типа КТ803А по уровню шума

3,29

8.29 /лЩ

Для экспериментальной проверки были проведены испытания группы транзисторов из указанной выборки под электрической нагрузкой. По результатам испытаний установлена сильная корреляционная связь между уровнем НЧ шума и количеством отказов в интервале (рис. 13) и для контроля качества МБТ предложено использовать уровень НЧ шума, измеренный при коллекторном напряжении IIю и (0,6 + 0,7) • 11КЭмакс и малом коллекторном токе.

Анализ влияния сопротивлений базы гБ и гэс на шумы и устойчивость транзистора к тепловому пробою показал, что эти параметры одинаково важны для обоих процессов. Установлено, что коэффициент Кк = и12/^ш 1> измеренный при двух

значениях сопротивления источника сигнала Лп и Яг2 тем больше, чем меньше Явх у данного прибора, и, как следствие, тем менее этот транзистор устойчив к тепловому пробою. Это положение справедливо для транзисторов, работающих при больших токах эмиттера. Если же МБТ работает в высоковольтной схеме при малых токах, то более надежными будут приборы, параметр Кк у которых имеет большое значение, и обратно, транзисторы с Кд да 1 должны быть менее надежными. Проведенные испытания МБТ подтвердили данное предположение.

Рис. 13. Корреляционная связь между средним интервальным значением процента отказов и/« 1}гш транзисторов типа КТ803А

На основании полученных результатов в качестве информативных параметров предложено выбрать уровень НЧ шума, измеренный при коллекторном напряжении ию «(0,6 * 0,7) • икзмакс и малом коллекторном токе и параметр Кк.

Рис. 14. Корреляционная связь между средним интервальным значением КЙ1 и процентом отказов в интервале: а- транзисторы типа КТ908Б, режим испытаний 7^=0,01 А, икэ= 60 В, Г=30'С б- транзисторы типа КТ803А, режим испытаний /д.=1,5 А, 11КЭ=Ъ0 В, Г=120'С

Разработаны методики отбраковки потенциально ненадежных МБТ по указанным шумовым параметрам, при этом оптимальным отбраковочным уровнем является значение параметра, соответствующее сечению раздела мод распределений МБТ по соответствующим параметрам.

В приложениях приведены описания разработанных установок для контроля качества МБТ по шумовым и малосигнальным параметрам, а также результаты экспериментальных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена задача повышения достоверности и эффективности неразрушающего контроля качества мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов по шумовым и малосигнальным параметрам путем повышения точности и чувствительности методов и средств измерения указанных параметров.

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом.

1. При измерении спектральной плотности мощности НЧ шума методом аппаратной фильтрации полоса фильтра, при которой достигается минимальное значение методической погрешности измерения, зависит от показателя степени у в частотной зависимости спектра шума; при этом ширина полосы фильтра уменьшается, а минимальная методическая погрешность растет с увеличением значения у.

2. Предложенная в работе процедура измерения НЧ шума с учетом значения показателя у позволяет снизить методическую погрешность измерения в 2 раза при изменении у от 1 до 3.

3. Экспериментально показано, что зависимости шумовых параметров мощных ВЧ и СВЧ транзисторов от параметров электрического режима во многом определяются характером распределения плотности тока и температуры в транзисторных структурах. Впервые для расчета шумовых характеристик ВЧ и СВЧ МВТ с учетом эффектов неоднородного токораспределения предложена двухсекционная эквивалентная шумовая схема.

4. Разработан метод диагностики неоднородного токораспределения в структурах МБТ по зависимости среднего квадрата шумового напряжения от тока и сопротивления генератора.

5. Получено аналитическое выражение для зависимости малосигнального коэффициента обратной связи по напряжению от коллекторного напряжения при наличии дефектов в транзисторной структуре; показано, что при наличии дефектов эта зависимость имеет нелинейный характер, а крутизна этой зависимости пропорциональна величине дефекта.

6. Для автоматизированного контроля неоднородности токораспределения в структуре МБТ по зависимости коэффициента внутренней обратной связи по напряжению от коллекторного напряжения разработано устройство измерения теплоэлекгрических характеристик МБТ с использованием комбинации линейно нарастающего и малого гармонического изменения коллекторного напряжения, имеющее в 4-6 раз большую чувствительность к дефектам по сравнению с известными средствами,

7. Впервые предложен алгоритм и разработано устройство автоматического косвенного измерения температурной границы области безопасной работы МБТ в едином измерительном цикле, принцип работы которого состоит в автоматическом поддержании произведения теплового сопротивления и квазистатической составляющей греющей мощности постоянным и равным заданной величине перегрева перехода структуры путем управления током коллектора МБТ при медленном увеличении коллекторного напряжения.

8. Разработаны и внедрены на промышленных предприятиях электронной и радиоэлектронной промышленности методы, средства и методики отбраковки дефектных МБТ по шумовым характеристикам и малосигнальным параметрам.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВА1П.1 В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Публикации в изданиях из перечня ВАК

1. Сергеев В.А., Дулов O.A., Куликов A.A. Анализ и компьютерное моделирование неизотермического токораспределения в симметричных биполярных транзисторных структурах с дефектами/Известия вузов. Электроника - 2008. - №5. - С.67-71.

2. Широков A.A., Сергеев В.А., Дулов O.A. Исследование токораспределения в биполярных транзисторах электрофлуктуационным методом//Известия вузов. Электроника. -2006. -№2. - С.26-33.

3. Дулов O.A., Сергеев В.А., Широков A.A. Контроль качества мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов по температурным зависимостям шумовых параметров//Известия Самарского научного центра РАН. - 2008. -№2. - С.739-743.

4. Сергеев В.А., Дулов O.A. Методические погрешности измерения параметров низкочастотного шума со спектром вида l//г //Измерительная техника. - 2008.-№10. - С.51-53.

Публикации в других изданиях

5. Широков A.A., Дулов O.A., Нелобин А.Ф., Пряников B.C. Прибор для отбраковки мощных транзисторов по собственным шумам. Информационный листок о НТД №11-77: Ульяновский ЦНТИ. -1977. - 4 с.

6. Дулов О. А., Широков А. А. К вопросу о выборе режимов измерений НЧ шума при использовании его параметров для контроля качества мощных транзисторов// Вопросы теории и проектирования аналоговых измерительных преобразователей/Тезисы докладов Всесоюзной научно - технической конференции, секция 4, Ульяновск: УлПИ, 1978. - С 73.

7. Дулов О. А., Широков A.A., Сергеев В.А. и др. Прибор для отбраковки потенциально ненадежных мощных ВЧ и СВЧ транзисторов/Ульяновский межотраслевой ЦНТИ, информационный листок №1- 80, Ульяновск, 1980. - 1 с.

8. Сергеев В.А., Широков A.A., Дулов O.A. Установка доя отбраковки потенциально ненадежных мощных транзисторов//Элеетронная техника. Сер.8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. - 1982. - Вып.5. - С. 46-47.

9. Сергеев В.А., Широков A.A., Дулов O.A. Устройство для отбраковки мощных транзисторов/ A.c. СССР №983596 МКИ G Ol R 31/26 - Бюллетень изобретений -1982. - № 47.

10. Сергеев В.А., Горюнов H.H., Мулев В.М., Дулов O.A. и др. Мощный транзистор с гребенчатой структурой / A.c. СССР № 978235 МКИ H 01 L 23/02 - Бюллетень изобретений -1982.-Х» 44.

11. Сергеев В.А., Дулов O.A., Широков A.A., Романов Б.Н. Установка для измерения тепло-физических параметров мощных транзисторов//Информационный листок о научно-техническом достижении. - Ульяновск: ЦНТИ. -1983.- № 83-8.- 4 с.

12. Сергеев В.А., Дулов O.A., Широков A.A., Романов Б.Н. Установка для измерения тепло-физических параметров мощных транзисторов//Электронная техника. Сер.8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. -1983, - Вып.4. - С. 51 -52.

13. Дулов O.A., Широков A.A., Афанасьев Г.Ф., Сергеев В.А. и др. Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов// Информационный листок о научно-техническом достижении. - Ульяновск: ЦНТИ. - 1985,- №85-26.-4 с.

14. Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов УИТЭП-1//Дулов O.A., Афанасьев Г.Ф., Широков A.A. и др./ Информационный листок о НТД №85-26: Ульяновский ЦНТИ. -1985. - 5 с.

15. Дулов О. А. Особенности расчета шумовых параметров современных биполярных транзисторов/Методы и средства неразрушающего контроля качества компонентов РЭА: Сборник научных трудов, Ульяновск: УлПИ, 1987г. - С 38 - 43.

16. Дулов O.A. Использование метода неразрушающего контроля активных элементов бытовой РЭА для повышения ее надежности//Вопросы ремонта и обслуживания аппаратуры быто-

вой электроники: Сборник научных трудов Московского технологического ин- та МБОН РСФСР, Москва, 1987г.-С 40-45

17. Дулов O.A., Широков А. А. Прогнозирование отказов аналоговых интегральных схем по их собственным шумам//Диэлектрики н полупроводники: Респ. межвед. научи, техн. сборник/ Киев, политехи, ин - т. -К: «Вьпца школа», изд-во при Киев, ун-те, 1988,- вып.34. - С 96 - 101.

18. Сергеев В.А., Дулов O.A. Автоматизированный контроль области безопасной работы мощных биполярных транзисторов// Актуальные проблемы электронного приборостроения: Тезисы докладов Международной НТК. - Саратов: СГТУ. - 1996. - С. 81 -82.

19. Сергеев В.А., Дулов O.A. Контроль качества биполярных транзисторов по коэффициенту обратной связи //Наука производству. Конверсия сегодня: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Ульяновск: УлГГУ. - 1997. - Часть 1. - С. 55-56.

20. Дулов O.A., Устройство автоматизированного контроля ОБР биполярных СВЧ транзисторов в динамическом режиме//Тезисы докладов XXXII НТК профессорско-преподавательского состава УлГТУ, Ульяновск, 1998. - С 60 - 61

21. Дулов O.A., Сергеев В.А. Методы и средства контроля области безопасной работы мощных биполярных транзисторов //Проблемы и решения современной технологии. Сборник научных трудов ПТИС. Тольятти: ПТИС. -1998,- Вып.4,- Часть II - С. 9-17.

22. Дулов O.A., Сергеев В.А., Широков A.A. Устройство автоматического измерения области безопасной работы транзистора/А.с. СССР №1354953 МКИ 001 R 31/26 (разрешение на опубликование - Бюллетень изобретений - 1999. -№14.).

23. Дулов O.A., Карпов С.А., Сергеев В.А., Широков A.A., Юдин В.В. Устройство автоматического измерения области безопасной работы транзистора/ A.c. СССР №1529941 МКИ G01 R 31/26 (разрешение на опубликование -Бюллетень изобретений -1999. -№14).

24. Сергеев В.А., Горюнов H.H., Широков A.A., Дулов O.A. Способ измерения тепловой постоянной времени переход-корпус полупроводниковых приборов/ A.c. СССР №845563 МКИ G 01 J 5/26 (разрешение на опубликование -Бюллетень изобретений -1999. -№14).

25. Дулов O.A., Сергеев В.А. Контроль качества мощных транзисторов по коэффициенту обратной связи h i л^/Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды: Тезисы докладов VIII международной НТК. - Ульяновск: УлГТУ. - 2000. - С. 75-76.

26. Дулов O.A., Сергеев В.А., Широков A.A. Установка для шпроля качества аналоговых интегральных схем//Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды: Тезисы докладов VII международной НТК. - Ульяновск: УлГТУ. - 2000. - С. 71-75.

27. Сергеев В.А., Дулов O.A., Широков A.A. Установка для контроля качества аналоговых интегральных схем//Научно-технический калейдоскоп. Сер. Приборостроение, радиотехника и информационная техника. - Ульяновск: СНИО. - 2000. - № 1 - С. 27-31

28. Сергеев В.А. Широков A.A., Дулов O.A. Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов// Петербургский журнал электроники. -2002. - №1. - С. 6-9.

29. Дулов O.A. Выбор режима измерения коэффициента обратной связи hi26 для диагностики мощных транзисторов/УТруды IX международной научно-технической конференции «Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды», Ульяновск, УлГТУ, 2004. - С 188 - 189.

30. Сергеев В.А., Дулов O.A. Тепловая неустойчивость токораспределения в биполярных транзисторных структурах с дефектами// Приборостроение и электроника: Труды международной НТК «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике».- Ульяновск: УлГТУ, 2006.- Т. 5.- С.87-90.

31. Дулов O.A. Погрешности измерения параметров НЧ шума мощных СВЧ транзисторов// Тезисы докладов XLII научно - техн. конф. профессорско-преподавательского состава УлГТУ, Ульяновск:УлГТУ.- 2008.-С247.

Подписано в печать 11.11.2008. Формат 60x84/16. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ Uso.

Типография УлГТУ, 432027, г. Ульяновск ул. Сев. Венец, д.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Дулов, Олег Александрович

Введение 4,

Глава 1. Неразрушающий контроль качества мощных биполярных

ВЧ и СВЧ транзисторов по шумовым и малосигнальным параметрам

1.1. Конструкционно-топологические и функциональные особенности мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов

1.2. Контроль качества МБТ по нелинейностям В АХ и малосигнальным параметрам

1.2.1. Контроль тепловых и предельных параметров МБТ

1.2.2. Контроль качества МБТ по производным ВАХ

1.2.3. Контроль качества МБТ по малосигнальным параметрам

1.3. Контроль качества мощных транзисторов по собственным шумам

1.3.1. Виды шумов в мощных биполярных транзисторах

1.3.2. Эквивалентные шумовые схемы и шумовые параметры МБТ

1.3.3. Модели связи шумовых параметров с дефектами приборов

1.4. Анализ методов измерения шумовых параметров транзисторов

1.4.1. Метод непосредственной оценки

1.4.2. Корреляционный метод

1.4.3. Шумовые измерения в импульсном режиме

1.4.4. Измерение эквивалентного шумового напряжения е и эквивалентного шумового тока i

1.5. Выводы

Глава 2. Оптимизация процедуры и средств экспериментального исследования шумовых параметров мощных ВЧ и СВЧ транзисторов

2.1. Измерение шумовых параметров методом непосредственной оценки

2.2. Измерение шумовых параметров методом удвоения

2.2.1. Схема и процедура измерения

2.2.2. Оценка статистических погрешностей при измерении шумов методом удвоения

2.3. Экспериментальная установка и методика исследования собственного шума МБТ

2.3.1. Требования к каскадам усиления и преобразования шумового сигнала

2.3.2. Описание экспериментальной установки

2.4. Результаты экспериментального исследования собственного шума мощных ВЧ и СВЧ транзисторов

2.5. Выводы

Глава 3. Диагностика неоднородного токораспределения в мощных биполярных транзисторах на основе двухсекционной эквивалентной шумовой схемы 65 3.1. Особенности расчета шумовых параметров современных биполярных транзисторов

3.2. Теоретическое обоснование метода: двухсекционная шумовая модель мощного биполярного транзистора

3.3. Оценка возможностей и погрешностей метода

3.4. Выводы

Глава 4. Контроль однородности токораспределения мощных биполярных транзисторов по зависимости коэффициента внутренней обратной связи hnE от напряжения коллектора

4.1. Влияние неоднородного токораспределения в транзисторных структурах на коэффициент внутренней обратной связи по напряжению

4.1.1. Анализ стационарного неизотермического токораспределения в симметричных транзисторных структурах с дефектами

4.1.2. Зависимость коэффициента внутренней обратной связи по напряжению от коллекторного напряжения в МБТ с дефектами

4.1.3. Устойчивость токораспределения в структурах мощных биполярных транзисторов с дефектами

4.2. Контроль тепловых свойств мощных транзисторов по малосигнальным параметрам

4.2.1. Измерение теплового импеданса транзисторов

4.2.2. Применение комбинации гармонической и линейно нарастающей греющей мощности

4.3. Автоматический контроль температурной границы области безопасных режимов мощных биполярных транзисторов

4.4. Выводы

Глава 5. Экспериментальное исследование информативности шумовых и малосигнальных параметров для целей отбраковки мощных биполярных транзисторов

5.1. Выбор и обоснование информативных параметров

5.2. Экспериментальная проверка информативности предложенных шумовых параметров мощных биполярных транзисторов

5.3. Отбраковка мощных транзисторов по совокупности тепловых и шумовых параметров

5.4. Методики отбраковки потенциально ненадежных мощных транзисторов

5.5. Выводы 132 Заключение 133 Список литературы 135 Приложения

Введение 2008 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Дулов, Олег Александрович

Актуальность проблемы. Постоянное повышение требований к качеству и надежности радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) определяет необходимость разработки и совершенствования методов и средств неразру-шающего контроля качества изделий электронной техники (ИЭТ) [16, 19, 30, 70, 103]. Неразрушающие методы контроля (МНК) не изменяя качества, ресурса и характеристик изделия, позволяют по косвенным признакам обнаруживать скрытые дефекты.

Эффективность применения МНК определяется прежде всего правильным выбором информативных параметров, с учетом функциональных особенностей и условий применения конкретного типа приборов. Задача разработки МНК состоит не только в установлении аналитической или корреляционной связи между дефектами прибора и информативным параметром, но и в определении оптимальных режимов измерения этого параметра для повышения эффективности контроля [25 29, 82, 92, 133].

За последнее десятилетие в работах Г.Б. Сердюка, Г.П. Жигальского М.И. Горлова, А.В Якимова и др. активное развитие получили МНК ИЭТ по электрическим шумам и эффектам нелинейности [23-26,4547,54,89,90,122,137]. Интерес к этим методам обусловлен тем, что они достаточно универсальны, поскольку шумы и нелинейности ВАХ присущи всем элементам и несут информацию о самых разнообразных дефектах изделий. В последние годы эти методы получили широкое экспериментальное подтверждение на различных классах элементов: тонкопленочных резисторах [47], МДП-структурах [21,45,136], контактных соединениях и диодах Шоттки [46], а также на аналоговых и цифровых интегральных схемах [2426,46].

Особое место среди полупроводниковых приборов занимают мощные ВЧ и СВЧ транзисторы. Они широко применяются в современной РЭА различного назначения (генераторах, усилителях и преобразователях сигналов, в импульсных устройствах и др.) и остаются при этом наименее надежными электронными компонентами, поскольку работают в наиболее жестких тепловых и электрических режимах [22, 31, 78, 79]. При этом предельные функциональные возможности и надежность даже бездефектных приборов, во многом определяются эффектами неоднородного, а при некоторых режимах, и неустойчивого распределения плотности тока, мощности и температуры в приборных структурах [22, 88, 107, 124, 141].

В работах А. Ван дер Зила [51, 53], Л.П. Карбы [59], Ю.С. Карпова [61], B.C. Пряникова [99], А.К. Нарышкина [80], В.М. Придорогина [97] и др. показано, что источником информации о качестве мощных биполярных транзисторов (МБТ) является собственный шум приборов. Хотя корреляция между уровнем шума и дефектами приборов, которые приводят к их отказам, не вызывает сомнений, но практика показывает, что малошумящие приборы нередко отказывают при эксплуатации и испытаниях раньше сильношумящих. Неэффективность указанных методов может объясняться тем, что в указанных работах не обсуждаются требования к измерительной аппаратуре и организации процесса измерения, позволяющие минимизировать погрешности измерения шумовых параметров и оптимизировать режимы измерения этих параметров. Проблема, требующая решения, состоит и в том, что МБТ является активным и существенно нелинейным элементом и при изменении параметров режима измерения меняется и коэффициент усиления контролируемого транзистора и параметры его эквивалентной шумовой схемы, что необходимо учитывать при определении информативных параметров по результатам измерения.

Применительно к МБТ методы диагностики по эффектам нелинейности развиты в работах B.JI. Аронова [2-4], В.Ф. Синкевича [5, 85,124], А.Н. Ра-бодзея [81], В.А. Сергеева [113] и др. Большинство этих методов позволяют выявлять дефектные приборы в режимах с резко неоднородным токо-распределением, при которых изделие подвергается запредельным энергетическим воздействиям, что ограничивает применение этих методов в производственных условиях. Применяемые в производственных условиях методы контроля тепловых свойств МБТ сводятся к измерению отдельных тепловых параметров в фиксированном электрическом режиме и не позволяют оценить неоднородность распределения тока и температуры в приборных структурах в широком диапазоне токов и напряжений.

Цель и задачи исследования - повышение достоверности и эффективности неразрушающего контроля качества мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов по шумовым и малосигнальным параметрам путем повышения точности и чувствительности методов и средств измерения указанных параметров.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Определить предельные возможности повышения точности измерения параметров низкочастотного (НЧ) шума со спектром \/ fy с учетом влияния показателя в частотной зависимости спектра шума на методические погрешности измерения параметров НЧ шума.

2. На основе синтеза двухсекционной эквивалентной шумовой схемы мощного биполярного ВЧ и СВЧ транзистора с учетом его конструкционно-топологических особенностей оценить влияние неоднородности токораспре-деления в структурах мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов на их шумовые характеристики.

3. На основе анализа двухэлементной теплоэлектрической модели мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов с дефектами разработать способ и устройство автоматизированного контроля однородности токораспределения и температурной границы области безопасных режимов мощных биполярных ВЧ и СВЧ транзисторов по зависимости коэффициента внутренней обратной связи по напряжению hnE от коллекторного напряжения.

Научная новизна.

1. Впервые показано, что при измерении спектральной плотности мощности НЧ шума со спектром 1j f7 методом непосредственной оценки существует ширина полосы фильтра, при которой методическая погрешность измерения минимальна; при этом оптимальная ширина полосы фильтра уменьшается, а минимальная методическая погрешность растет с увеличение значения у.

4. На основе двухэлементной теплоэлектрической модели МБТ с дефектами показано, что зависимость малосигнального коэффициента внутренней обратной связи по напряжению hnB от коллекторного напряжения имеет нелинейный характер, а крутизна этой зависимости пропорциональна величине дефекта.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Предложены рекомендации по выбору режима измерения шумовых параметров мощных биполярных транзисторов и методики отбраковки дефектных МБТ по шумовым характеристикам.

2. Разработаны и внедрены на промышленных предприятиях и научных учреждениях серия измерительных приборов, установок и устройств, а также соответствующие методики для контроля качества и отбраковки МБТ по шумовым и малосигнальным характеристикам: установка для измерения теплофизических параметров мощных транзисторов УИТЭП внедрена на входном контроле п/я В-8828; установка для контроля качества мощных транзисторов внедрена на Са-рапульском радиозаводе.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной НТК «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Саратов, 1996); Всероссийской НТК «Современные проблемы проектирования и эксплуатации радиотехнических систем» (Ульяновск, 1998, 2001, 2007); VIII и IX Международных НТК «Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей сре-ды»(Ульяновск, 2000, 2004); Всероссийской НТК «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике» (Ульяновск, 2004, 2006).

На защиту выносятся:

4. Структурная схема устройства для контроля качества и температурной границы области безопасных режимов МБТ по зависимости малосигнального коэффициента обратной связи по напряжению hVK от коллекторного напряжения.

5. Результаты выборочных ускоренных испытаний и разработанные на этой основе методики отбраковки дефектных и потенциально ненадежных приборов.

6. Комплекс внедренных на промышленных предприятиях средств и методик контроля качества МБТ.

Личный вклад автора. Основные научные результаты получены автором лично. Реализация ряда прикладных разработок и экспериментов осуществлялась с участием А.А. Широкова, сотрудников и студентов кафедр «Радиотехника» и «Радиотехника, опто- и наноэлектроника» УлГТУ. Работы по внедрению результатов исследований проводились при личном участии автора.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 149 наименований, четырех приложений. Общий объем диссертации составляет 169 страницы и содержит 9 таблиц и 70 рисунков.

Заключение диссертация на тему "Методы и средства измерения шумовых и малосигнальных параметров мощных биполярных транзисторов для целей контроля их качества"

Основные результаты работы можно сформулировать следующим образом.

3. Экспериментально показано, что зависимости шумовых параметров мощных ВЧ и СВЧ транзисторов от параметров электрического режима во многом определяются характером распределения плотности тока и температуры в транзисторных структурах. Впервые для расчета шумовых характеристик ВЧ и СВЧ МБТ с учетом эффектов неоднородного токораспределения предложена двухсекционная эквивалентная шумовая схема.

5. Получено аналитическое выражение для зависимости малосигнального коэффициента обратной связи по напряжению ИПБ от коллекторного напряжения при наличии дефектов в транзисторной структуре; показано, что при наличии дефектов эта зависимость имеет нелинейный характер, а крутизна этой зависимости пропорциональна величине дефекта.

6. Для автоматизированного контроля неоднородности токораспределения в структуре МБТ по зависимости коэффициента внутренней обратной связи по напряжению от коллекторного напряжения разработано устройство измерения теп-лоэлектрических характеристик МБТ с использованием комбинации линейно нарастающего и малого гармонического изменения коллекторного напряжения, имеющее в 4-6 раз большую чувствительность к дефектам по сравнению с известными средствами.

- установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов УИТП-1МТ внедрена на заводе «Искра»;

- установка для контроля качества мощных транзисторов внедрена на Са-рапульском радиозаводе.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Дулов, Олег Александрович, диссертация по теме Приборы и методы измерения по видам измерений

1. Автоматизированный контроль температурных границ безопасной работы транзисторов / Н. А. Белов и др. // Электронная техника. Сер. 8, Управление качеством, метрология и стандартизация / ЦНИИ «Электроника».- 1980.-Вып. 5 (83).-С. 98-102.

2. Аронов, В. J1. Исследование и испытание полупроводниковых приборов/В. Л. Аронов, Я. А. Федотов. М. : Высш. шк., 1975. - 325 с.

3. А. с. 619877 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Способ отбраковки мощных транзисторов / Б. С. Кернер, Е. А. Рубаха, В. Ф. Синкевич. № 2408855/1825; заявл. 01.10.76 ; опубл. 15.08.78, Бюл. № 30.

4. А. с. 746346 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Способ измерения максимальной температуры в структуре мощных транзисторов / В. Ф. Синкевич и др.. -№ 2555686/18-25 ; заявл. 15.12.77 ; опубл. 07.0780, Бюл. № 12.

5. А. с. 808831 СССР, МКИ G 01 В 5/18. Способ измерения тепловой постоянной времени переход-корпус полупроводниковых приборов / В. А. Сергеев, Н. Н. Горюнов, А. А. Широков. № 2769789/18-25; заявл. 24.05.79; опубл. 28.02.81, Бюл. № 8.

6. А. с. 845563 СССР, МКИ G 01 J 5/26 Способ измерения тепловой постоянной времени переход-корпус полупроводниковых приборов / В. А. Сергеев и др.. № 2890795/25 ; заявл. 04.03.80. - Не подлежит публ.

7. А. с. 978235 СССР, МКИ Н 01 L 23/02. Мощный транзистор с гребенчатой структурой / В. А. Сергеев, Н. Н. Горюнов, В. М. Мулев, А. А. Широков, О. А. Дулов. № 3237739/18-21 ; заявл. 14.01.81 ; опубл. 30.11.82, Бюл. № 44.

8. А. с. 983596 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Устройство для отбраковки мощных транзисторов / В. А. Сергеев, А. А. Широков, О. А. Дулов.3258296/18-21 ; заявл. 09.03.81 ; опубл. 23.12.82, Бюл. № 47.

9. А. с. 1020789 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Устройство для измерения теплового сопротивления транзисторов / В. А. Сергеев. № 3385212/ 18-21 ; заявл. 02.10.81 ; опубл. 30.05.83, Бюл. № 20.

10. А. с. 1245094 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Устройство для отбраковки мощных транзисторов / В. А. Сергеев, А. А. Широков, Н. Н. Горюнов.3752388/21 ; заявл. 13.06.84. Не подлежит публ.

11. А. с. 1354953 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Устройство автоматического измерения области безопасной работы транзистора / О. А. Дулов, В. А. Сергеев, А. А. Широков. № 3973233/21 ; заявл. 04.11.85. - Не подлежит публ.

12. А. с. 1529941 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Устройство автоматического измерения области безопасной работы транзистора / О. А. Дулов и др.. -№ 4402575/21 ; заявл. 04.04.88. Не подлежит публ. (разрешение на опубликование -Бюллетень изобретений - 1999. -№14).

13. А. с. 1729210 СССР, МКИ G 01 R 31/26. Устройство для отбраковки транзисторов / В. А. Сергеев. № 4808051/21 ; заявл. 29.03.90 ; опубл. 27.05.99, Бюл.№ 15.

14. Борисов, Ю. И. Обеспечение качества стратегия развития радиоэлектронного комплекса / Ю. И. Борисов // Петербургский журнал электроники. - 2004. - № 3/4. - С. 7-16.

15. Бубенников, А. Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем / А. Н. Бубенников. М.: Высш. шк., 1989. - 320 с.

16. Букингем, М. Шумы в электронных приборах и системах / М. Букин-гем. М. : Мир, 1986. - 398 с.

17. Булкин, Ю. Л. Задачи восстановления требуемого уровня качества элементной базы аппаратуры вооружений и военной техники / Ю. Л. Булкин // Петербургский журнал электроники. 2004. - № 3/4. - С. 38-43.

18. Буробин, В. А. Система качества и обеспечение надежности при производстве СВЧ транзисторов / В. А. Буробин // Петербургский журнал электроники. 2004. - № 3/4. - С. 153-160.

19. Гваськов, А. А. Исследование 1/f шума МДП-транзисторов с разным типом проводимости канала / А. А. Гваськов , Г. П. Жигальский, П. О. Сит-кин // Известия вузов. Электроника. 2006. - № 6. - С. 13-19.

20. Горлов, М. И. Измерение шумовых параметров полупроводниковых изделий / М. И. Горлов, Д. Ю. Смирнов, Д. Л. Ануфриев // Измерительная техника. 2006. - № 12. - С. 46-49.

21. Горлов, М. И. Классификация надежности интегральных схем с использованием показателя формы спектра у / М. И. Горлов, Д. Ю. Смирнов, Д. Л. Ануфриев // Известия вузов. Электроника. 2006. — № 5. - С. 78-82.

22. Горлов, М. И. Прогнозирование потенциально ненадежных полупроводниковых приборов по критериям низкочастотного шума / М. И. Горлов, В. П. Емельянов, А. Л. Жарких // Chip News. 2004. - №6. - С. 19-27.

23. Горлов, М. И. Разделение интегральных схем по надежности с использованием 1/f шума / М. И. Горлов, Д. Ю. Смирнов, Д. Л. Ануфриев // Известия вузов. Электроника. 2006. - № 1. — С. 84-88.

24. Горюнов, Н. Н. Свойства полупроводниковых приборов при длительной работе и хранении / Н. Н. Горюнов. М.: Энергия, 1970. — 104 с.

25. Давидов, П. Д. Анализ и расчет тепловых режимов полупроводниковых приборов / П. Д. Давидов. М.: Энергия, 1967. - 144 с.

26. Данилин, Н. С. Неразрушающий контроль качества продукции радиоэлектроники / Н. С. Данилин. М.: Стандарт, 1976. - 206 с.

27. Данилин, Н. С. Отбраковка современной космической электронной компонентной базы / Н. С. Данилин, С. А. Белослудцев. М. : МАКС Пресс, 2006.-86 с.

28. Диковский, В. И. Биполярные кремниевые СВЧ-транзисторы / В. И. Ди-ковский, И. И. Моин // Электронная промышленность. — 2003. № 2.1. С. 53-57.

29. Дулов, О. А. Диагностика мощных транзисторов по совокупности информативных параметров / О. А. Дулов // Тезисы докл. 33-й науч.-техн. конф. проф.-препод. состава УлГТУ (19-31 янв.).- Ульяновск: УлГТУ, 1999. С. 26.

30. Дулов, О. А. Контроль качества мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов по температурным зависимостям шумовых параметров / О. А. Дулов, В. А. Сергеев, А. А. Широков // Известия Самарского научного центра РАН. 2008. - № 2. - С. 77-83.

31. Дулов, О. А. Методы и средства контроля области безопасной работы мощных биполярных транзисторов / О. А. Дулов, В. А. Сергеев // Проблемы и решения современной технологии : сб. науч. тр. Тольятти : ПТИС. - 1998. - Вып. 4. - Ч. 2. - С. 9-17.

32. Дулов, О. А. Особенности расчета шумовых параметров современных биполярных транзисторов / О. А. Дулов // Методы и средства неразрушающего контроля качества компонентов РЭА : сб. науч. тр. — Ульяновск : УлПИ, 1987.-С. 38-43.

33. Дулов, О. А. Погрешности измерения параметров НЧ шума мощных СВЧ транзисторов / О. А. Дулов // Тезисы докл. 42-й науч.-техн. конф. проф.-препод. состава УлГТУ (28 янв.-4 февр.). Ульяновск : УлГТУ, 2008.-С. 247.

34. Дулов, О. А. Прогнозирование отказов аналоговых интегральных схем по их собственным шумам / О. А. Дулов, А. А. Широков // Диэлектрики и полупроводники : респ. межвед. науч.-техн. сб. Киев, 1988. - Вып. 34. -С. 96-101.

35. Дулов, О. А. Устройство автоматизированного контроля ОБР биполярных СВЧ транзисторов в динамическом режиме / О. А. Дулов // Тезисы докл. 32-й науч.-техн. конф. проф.-препод. состава УлГТУ (19-31 янв.). -Ульяновск : УлГТУ, 1998. С. 60-61.

36. Дульнев, Г. Н. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах / Г. Н. Дуль-нев, Э. М. Семяшкин. JL : Энергия, 1968. - 360 с.

37. Жигальский, Г. П. Избыточные шумы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник / Г. П. Жигальский // Радиотехника и электроника. 1999. - Т. 44, № 12. - С. 1413-1430.

38. Жигальский, Г. П. Неразрушающий контроль качества интегральных микросхем по электрическим шумам и параметрам нелинейности / Г. П. Жигальский//Радиотехника и электроника. 2005. - Т. 50, № 5. - С. 517-551.

39. Жигальский, Г. П. Шум вида 1/f и нелинейные эффекты в тонких металлических пленках / Г. П. Жигальский // Успехи физических наук. 1997. - Т. 167, №6.-С. 623- 648.

40. Захаров, A. JI. Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: метод эквивалентов / A. JI. Захаров, Е. И. Асвадурова. М. : Радио и связь, 1983.- 184 с.

41. Зигель, Б. Электрический метод быстрой проверки качества напайки кристалла / Б. Зигель // Электроника. 1979. - № 8. - С. 60-65.

42. Зил Ван-дер, А. Прогнозирование момента отказа по низкочастотному шуму транзистора / А.Зил Ван-дер // Электроника : экспресс-информ. / ВИНИТИ. 1966. - № 24. - С. 38-41.

43. Зил Ван-дер, А. Шум. Источники, описание, измерение / А. Зил Ван-дер. -М. : Сов. радио, 1973. 177с.

44. Зил Ван-дер, А. Шум в транзисторах при высоком уровне инжекции / А. Зил Ван-дер // Электроника : экспресс-информ. / ВИНИТИ. 1978.14. С. 1-9.

45. Использование уровня шумов для контроля полупроводниковых изделий при термоциклировании / М. И. Горлов и др. // Известия вузов. Электроника. 2005. - № 6. - С. 89-92.

46. О.А. Дулов и др.. Ульяновск : УлПИ, 1980. - Т. 1. - 86 е.; Т. 2. - 245 с. -№ ГР 77074071. - Инв. № Б982832.

47. Исследование переходных тепловых характеристик транзисторных структур с дефектами / К. П. Абдурахманов и др. // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы. 1982. - Вып. 5. - С. 66-70.

48. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Э. Камке. М. : Наука, 1976. - 576 с.

49. Карба, J1. П. О выборе шумовых параметров для прогнозирования отказов транзисторов / Л. П. Карба, Н. Н. Ульман // Электронная техника. Сер. 8, Управление качеством, метрология и стандартизация / ЦНИИ «Электроника». 1978. - Вып. 7. - С. 14-19.

50. Карпов, Ю. С. О погрешностях измерения коэффициента шума транзисторов на низких частотах / Ю. С. Карпов, Ю. А. Поляков // Известия вузов. Приборостроение. — 1965. Т. 8, № 2. — С. 7-10.

51. Карпов, Ю. С. Шумы транзисторов на звуковых частотах / Ю. С. Карпов // Известия вузов. Приборостроение. 1967. - № 2. - С. 8-10.

52. Квурт, Я. А. Диагностический неразрушающий контроль мощных микросхем / Я. А Квурт, Н. Л. Миндлин // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы / ЦНИИ «Электроника». 1980. - Вып. 4.1. С. 74-79.

53. Кернер, Б. С. Анализ токораспределения в структурах мощных ВЧ и СВЧ транзисторов с неоднородностью / Б. С. Кернер, Е. А. убаха, В. Ф. Синке-вич // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы / ЦНИИ «Электроника». 1978. - Вып. 1. - С. 15-29.

54. Кинетика теплового шнурования при флуктуационной неустойчивости в транзисторных структурах / Б. С. Кернер и др. // Радиотехника и электроника. 1980.-Т. 25, № 1.-С. 168-176.

55. Коган, Ш. М. Шумы со спектром 1/f в твердых телах / Ш. М. Коган // Успехи физических наук. 1985. - Т. 155. - С. 285-328.

56. Конструкции корпусов и тепловые свойства полупроводниковых приборов / под общ. ред. Н. Н. Горюнова. М.: Энергия, 1972. - 120 с.

57. Конторович, М. Л. Электрофлуктуационный метод диагностики неоднородного токораспределения в биполярных транзисторных структурах / М. Л. Конторович, А. А. Черторийский, А. А. Широков // Известия Самарского научного центра РАН. 1999. - № 2. - С. 72-77.

58. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1974. - 831 с.

59. Кремниевые планарные транзисторы / под ред. Я. А. Федотова. М. : Сов. радио, 1973. - 336 с.

60. Лукица, И. Г. Основные направления работ в области обеспечения качества и надежности ЭКБ / И. Г. Лукица // Петербургский журнал электроники. 2006. - № 1.-С. 26-38.

61. Лукьянчикова, Н. Б. Флуктуационные явления в полупроводниках и полупроводниковых приборах / Н. Б. Лукьянчикова. М. : Радио и связь, 1990.-294 с.

62. Мирский, Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов / Г. Я. Мирский. М.: Энергия, 1972. — 456 с.

63. Мирский, Г. Я. Погрешности измерения корреляционных функций случайных процессов с различными распределениями вероятностей / Г. Я. Мирский // Измерительная техника. 1979. - № 8. - С. 17-20.

64. Мирский, Г. Я. Статистические погрешности измерения взаимных корреляционных функций / Г. Я. Мирский // Измерительная техника. -1980,-№9.-С. 23-25.

65. Мирский, Г. Я. Электронные измерения / Г. Я. Мирский. 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Радио и связь, 1986. - 440 с.

66. Митропольский, А. К. Техника статистических вычислений / А. К. Ми-тропольский. М.: Наука, 1971. - 576 с.

67. Модель мощного транзистора на основе малосигнальных параметров / И. В. Семейкин и др. // Петербургский журнал электроники. 2005. — №3.-с. 96-101.

68. Мощные ВЧ- и СВЧ-кремниевые транзисторы для систем радиосвязи и телевещания / В. В. Асессоров и др. // Электронная промышленность. -2001. -№ 5. С. 6-14.

69. Мощные высокочастотные транзисторы / Ю. В. Завражнов, И. И. Каганов, Е. 3. Мазель ; под ред. Е. 3. Мазеля. — М.: Радио и связь, 1985. 176 с.

70. Нарышкин, А. К. Теория низкочастотных шумов / А. К. Нарышкин, А. С. Врачев. -М. : Энергия, 1972. 152 с.

71. Неразрушающий контроль элементов и узлов радиоэлектронной аппаратуры / под ред. Б. Е. Бердичевского. М.: Сов. радио, 1976. - 328 с.

72. Нечаев, А. М. Механизмы отказов и надежность мощных СВЧ транзисторов / А. М. Нечаев, Е. А. Рубаха, В. Ф. Синкевич // Обзоры по электронной технике. Сер. 2, Полупроводниковые приборы / ЦНИИ «Электроника». 1978. - Вып. 10.-80 с.

73. Нечаев, А. М. Тепловое шнурование в транзисторных структурах с неоднородностью / А. М. Нечаев, Е. А. Рубаха, В. Ф. Синкевич // Радиотехника и электроника. 1981. - Т. 26, № 8. - С. 1773-1782.

74. Нечаев, А. М. Условия шнурования тока в полупроводниковых структурах с неоднородностью / А. М. Нечаев, В. Ф. Синкевич // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы / ЦНИИ «Электроника». 1983.-Вып. 2.-С. 45-54.

75. Николаевский, И. Ф. Параметры и предельные режимы работы транзисторов / И. Ф. Николаевский, Д. В. Игумнов. М.:Сов. радио, 1971. - 384 с.

76. Обеспечение тепловых режимов изделий электронной техники / А.А. Чернышев и др.. М. : Энергия, 1980.-216 с.

77. Оценка качества мощных транзисторов по их предельно допустимым и теплофизическим параметрам / Н. JL Евдокимова и др. // Электронная промышленность. 2003. - № 2. - С. 244-249.

78. Пауль, Р. Транзисторы. Физические основы и свойства : пер. с нем. / под ред. И. А. Палехова. М. : Сов. радио, 1973. - 504 с.

79. Перельман, Б. JI. Методы испытаний и оборудование для контроля качества полупроводниковых приборов / Б. JI. Перельман, В. Г. Сидоров. -М. : Высш. шк, 1979. 215 с.

80. Полупроводниковые приборы. Транзисторы : справочник / В. JI. Аронов, А. В. Баюков, А. А. Зайцев ; под общ. ред. Н. Н. Горюнова. М. : Энер-гоатомиздат, 1983. - 904 с.

81. Прибор для отбраковки мощных транзисторов по собственным шумам / А. А. Широков и др.. Ульяновск : ЦНТИ, 1977. - 4 с. - (Информ. листок ; № 11-77).

82. Прибор для отбраковки потенциально ненадежных и нестабильных полупроводниковых диодов по параметрам низкочастотного шума / О. А. Дулов и др.. Ульяновск : ЦНТИ, 1978. - 2 с. - ( Информ. листок ; № 240-78).

83. Прибор для отбраковки потенциально ненадежных мощных ВЧ и СВЧ транзисторов / О. А. Дулов и др.. Ульяновск : ЦНТИ, 1980. -1с.-(Информ. листок; № 1-80).

84. Придорогин, В. М. Шумовые свойства транзисторов на низких частотах / В. М. Придорогин. М. : Энергия, 1976. - 160 с.

85. Проектирование и технология производства мощных СВЧ-тран-зисторов / В. И. Никишин и др.. М. : Радио и связь, 1989. - 272 с.

86. Пряников, В. С. Прогнозирование отказов полупроводниковых приборов / В. С. Пряников. М.: Энергия, 1978. - 196 с.

87. Разработка методов и средств определения области безопасной работы мощных транзисторов : отчет о НИР / Ульян, политехи, ин-т; рук.

88. A.А. Осьминин; исполн. О.А. Дулов и др.. Ульяновск : УлПИ, 1981. -119 с. -№ ГР 81010943. - Инв. № 0282.3053085.

89. Разработка неразрушающих методов обеспечения надежности РЭА : отчет о НИР / Ульян, политехи, ин-т ; рук. О.А. Дулов ; исполн.

90. B.В. Юдин и др.. Ульяновск : УлПИ, 1986. - Т. 1. - 97 с. ; 1987. - Т. 2. -114 с. - № ГР 0186.0122220. - Инв. № 0287.0053494.

91. Рахманов, А. А. Военно-техническая политика Минобороны России в области качества и надежности / А. А. Рахманов // Петербургский журнал электроники. 2004. - №3-4.- С.22-27.

92. РД 11 1004-2000. Транзисторы биполярные мощные. Методы контроля области безопасной работы. Введ. 01.01.1988 - М., Электронстан-дарт, 1987.-56 с.

93. Ржевкин, К. С. Физические принципы действия полупроводниковых приборов / К. С. Ржевкин. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 256 с.

94. РМ 11 0004-84. Контроль неразрушающий. Методы диагностики состояния полупроводниковых приборов по производным вольтамперным характеристикам. Введ. 01.01.1985.-М., Электронстандарт, 1984.- 43 с.

95. Ройзин, Н. М. Неустойчивость распределения тока и проблема надежности в транзисторной электронике / Н. М. Ройзин // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1965. - Т. 8, №2.-С. 131.

96. Сергеев, В. А. Анализ и компьютерное моделирование неизотермического токораспределения в симметричных биполярных транзисторных структурах с дефектами / В. А. Сергеев, О. А. Дулов, А. А. Куликов // Известия вузов. Электроника. 2008. - № 3. - С. 67-71.

97. Сергеев, В. А. Аналитическая модель неизотермического распределения плотности мощности в структурах мощных биполярных транзисторов / В. А. Сергеев // Известия вузов. Электроника. 2005. — Вып. 3. - С. 22-28.

98. Сергеев, В. А. Контроль качества биполярных транзисторов по коэффициенту обратной связи / В. А. Сергеев, О. А. Дулов // Наука производству. Конверсия сегодня : тез. докл. науч.-практ. конф. Ульяновск : УлГТУ, 1997. -Ч. 1.-С. 55-56.

99. Сергеев, В. А. Контроль качества мощных транзисторов по тепло-физическим параметрам / В. А. Сергеев. Ульяновск : УлГТУ, 2000. - 253 с.

100. Сергеев, В. А. Методы и средства измерения тепловых параметров полупроводниковых приборов и интегральных схем / В. А. Сергеев // Электронная промышленность. 2004. - № 1. - С. 45-48.

101. Сергеев, В. А. Отбраковочные испытания в современной системе обеспечения качества изделий электронной техники / В. А. Сергеев // Научно-технический калейдоскоп. Сер. Метрология, сертификация и управление качеством. Ульяновск, 2000. - № 2. - С. 49-54.

102. Сергеев, В. А. Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов / В. А. Сергеев, А. А. Широков, О. А. Дулов // Петербургский журнал электроники. 2002. - № 1. — С. 6-9.

103. Сергеев, В. А. Установка для контроля качества аналоговых интегральных схем / В. А. Сергеев, О. А. Дулов, А. А. Широков // Научно-технический калейдоскоп. Сер. Приборостроение, радиотехника и информационная техника. Ульяновск, 2000. - № 1. - С. 27-31.

104. Сергеев, В. А. Характеристики и особенности выборочных распределений мощных биполярных транзисторов по теплофизическим параметрам / В. А. Сергеев // Известия Самарского научного центра РАН. -2004. -Вып. 1.-С. 154-160.

105. Сердюк, Г. Б. Интегральная диагностика электрорадиоизделий по эффектам нелинейности : (обзор) / Г. Б. Сердюк // Автоматика и телемеханика. 1980. - № 12. - С. 132-156.

106. Сердюк, Г. Б. Электрофизические методы диагностирования в задачах управления качеством и надежностью / Г. Б. Сердюк, В. Г. Усатенко. -Киев : Знание, 1989.-24 с.

107. Синкевич, В. Ф. Физические основы обеспечения надежности мощных биполярных и полевых транзисторов / В. Ф. Синкевич // Электронная промышленность. 2003. - № 2. - С. 232-244.

108. Степаненко, И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем / И. П. Степаненко. Изд. 4-е, перераб. и доп. - М. : Энергия, 1977. -672 с.

109. Столярский, Э. Измерение параметров транзисторов : пер. с пол. / под ред. Ю. А. Каменецкого. М. : Сов. радио, 1976. - 288 с.

110. Установка для измерения тепло физических параметров мощных транзисторов УИТП-1МТ / В. А. Сергеев и др. // Электронная техника. Сер. 8, Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания /ЦНИИ «Электроника». 1983.-Вып. 4.-С. 51-52.

111. Установка для измерения теплофизических параметров мощных транзисторов / В. А. Сергеев и др.. Ульяновск : ЦНТИ, 1983. - 4 с. - (Ин-форм. листок ; № 83-8).

112. Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов / О. А. Дулов и др.. Ульяновск : ЦНТИ, 1985. - 4 с. - ( Ин-форм. листок ; № 85-26).

113. Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов УИТЭП-1 / О. А. Дулов и др.. Ульяновск : ЦНТИ, 1985.5 с. (Информ. листок ; № 85-26).

114. Филиппов, Л. П. Методы периодического нагрева в теплофизиче-ском эксперименте / Л. П. Филиппов // Измерительная техника. 1980. -№5.-С. 45-47.

115. Чернышев, А. А. Основы надежности полупроводниковых приборов и интегральных микросхем / А. А. Чернышев. М. : Радио и связь, 1988.-256 с.

116. Широков, А. А. Исследование токораспределения в биполярных транзисторах электрофлуктуационным методом / А. А. Широков, В. А. Сергеев, О. А. Дулов // Известия вузов. Электроника. 2006. - № 2. - С. 26-33.

117. Широков, А. А. Методика отбраковки потенциально ненадежных мощных транзисторов по значению среднего квадрата шумового напряжения

118. А. А. Широков // Электронная техника. Сер. 8, Управление качеством, метрология и стандартизация / ЦНИИ «Электроника». 1979. - Вып. 7. - С. 21-25.

119. Шум вида Iff в МОП транзисторах с разным типом проводимости канала при температурах 300 и 77 К / Г. П. Жигальский и др. // Известия вузов. Электроника. - 2007. - № 3. - С. 81-82.

120. Якимов, А. В. Источники фликкерных шумов в биполярном транзисторе / А. В. Якимов, Н. Н. Богословский // Известия вузов. Радиофизика. -1986. Т. 29, № 6. - С. 675-683.

121. Blackburn, D. L. Transient termal response measurements of power transistors / D. L. Blackburn, F. F Oettinger // IEEE Trans, on Industrial Electronics and Control Instrumentation. 1975. - V. 22, № 2. - P. 134-141.

122. Cismaru, С. High-Volume Low Frequency Noise Characterization Technique/ Cismaru C., Bandrook M., Zampardi P.J. //CS MANTECH Conference, May 14-17, 2007, Austin, Texas, USA. - P. 289-292.

123. Forbes, L. Experimental verification of the dependence of bipolar transistor flicker noise on power dissipation / Forbes L, Zhang C.W., Zhang B.L. // IEEE Trans, on Electron Devices. Vol. 49., Issue 5, 2002/- P. 945 - 947.

124. Hauser, J. R. The effects of distributed base potential on emitter current injection density and effective base resistance for stripe transistor geometries / J. R. Hauser // IEEE Transactions on Electron Devices. 1964. - V. ED-11, №5.-P. 237-242.

125. Hooge, F.N. Experimental Stadies on 1/f noise/ Hooge F.N., Kleinpen-ning T.G.M., Vandamme L.K.J. //Rep. Progr. Phys. 1981.-V.44.- №5.-P. 479-532.

126. Kim, Y.D. Noise Spectral Densty as a Diagnostic Tool for Reliability of p-n Junction / Kim Y.D., Misra R.P. // IEEE Transaction on Reliability. 1969. -№11.-P. 197-200.

127. Marmann, A. Reliability of Silicon Power Transistors / A. Marmann // Microelectronics and Reliabilities. 1976. - № 3. - P. 69-74.

128. McAlister, S. P. Self-heating in multi-emitter SiGe HBTs / S. P. McAl-ister, McKinnon, S. J. Kovacic, H. Lafonteine // Solid State Electronics. 2004. -Vol. 48, № 10/11.-P. 2001-2006.

129. Mueller, O. Thermal Feedback in Power Semiconductor Devices / O. Mueller, Jurgen Pest // IEEE Transactions on Electron Devices. 1970. -V. ED-17, № 9. - P. 770-782.

130. Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations// Proc. 14th International Conf./Ed. C. Claeys and E. Simoen. Leuven, Belgium, 14-18 July. -1991.- P. 587-592.

131. Shafft, H. A. Second breakdown in transistors / H. A. Shafft, J. G. French // IRE Trans. 1969. -V. ED-9, № 2. - P. 129-141.

132. Tornton, C.G. A new high current mode of transistor's operation / C.G. Tornton, C.D. Simmons // IRE Trans. 1958. -V. ED-5, № 1. - P. 6-10.

133. Ziel Van der, A. High-injection noise in transistors / A. Van der Ziel // Solid State Electron 1977.- V.20. - №8.- P. 515-720.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00