ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №8
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.11
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ СВЧ-УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ
НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
В.И. Смирнов 1,2, В.А. Сергеев 1, А.А. Гавриков 1, Р.Г. Тарасов 3
1 Ульяновский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН
432071, г. Ульяновск, ул. Гончарова, д. 48/2
2 Ульяновский государственный технический университет
432027, г. Ульяновск, ул. Северный венец, д. 32
3 Акционерное общество «Научно-производственное предприятие «Завод Искра»
432030, г. Ульяновск, пр-т Нариманова, д. 75
Статья поступила в редакцию 11 июля 2022 г.
Аннотация. Представлен краткий анализ методов и особенностей измерения тепловых параметров интегральных СВЧ-усилителей мощности на биполярных транзисторах (БТ). Описан аппаратно-программный комплекс, реализующий метод измерения тепловых параметров усилителя по ОСТ 11 0944-96 и оригинальный модуляционный метод. В обоих методах температура активной области кристаллов БТ определяется по изменению некоторого температурочувствительного параметра (ТЧП) БТ при их разогреве импульсной мощностью. Приведены результаты сравнительных измерений теплового сопротивления переход-корпус интегрального СВЧ-усилителя L-диапазона на кремниевых БТ. Оптимальная длительность греющих импульсов в стандартном методе определялась на основе анализа предварительно измеренной переходной тепловой характеристики усилителя. Для исключения влияния переходных процессов при переключении усилителя из режима нагрева в режим измерения, температура кристалла БТ в момент окончания импульса греющей мощности определялась путем интерполяции результатов нескольких измерений ТЧП в предположении, что кривая остывания кристаллов имеет корневой характер. Показано, что результаты измерения теплового сопротивления переход-корпус интегрального СВЧ-усилителя обоими методами хорошо согласуются между собой.
Ключевые слова: интегральные СВЧ-усилители мощности, тепловые параметры, измерение, модуляционный метод.
Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №22-29-01134.
Автор для переписки: Сергеев Вячеслав Андреевич, sva@ulstu.ru
Литература
1. Сечи Ф., Буджатти М. Мощные твердотельные СВЧ-усилители. Москва, Техносфера. 2015. 416 с.
2. Ретнюк В. Выбор технологии СВЧ-транзисторов для использования в усилителях мощности. СВЧ-электроника. 2018. №2. С.4-6.
3. Сергеев В.А., Ходаков А.М., Тарасов Р.Г. Расчет и измерение тепловых параметров монолитных интегральных схем СВЧ-усилителей в составе выходных усилителей мощности X-диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.8.12
4. Mahalingam M., Mares E. Infrared temperature characterization of high power RF devices. 2001 IEEE MTT-S International Microwave Sympsoium Digest. 2001. V.3. P.2199-2202. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2001.967352
5. He J., Mehrotra V., Shaw M.C. Ultra-high resolution temperature measurement and thermal management of RF power devices using heat pipes. 11th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs. ISPSD'99 Proceedings. 1999. P.145-148. https://doi.org/10.1109/ISPSD.1999.764083
6. Cinà L., Di Carlo A., Reale A. Thermal Model of High-Power Amplifiers Based on Time-Dependent Temperature Profiles Measured by Photoconductance. IEEE Transactions on Electron Device. 2018. V.65. №5. P.1739-1744. https://doi.org/10.1109/TED.2018.2814921
7. ОСТ 11 0944-96. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы расчета, измерения и контроля теплового сопротивления. Москва, ГУП НПП Пульсар. 1997. 110 с.
8. Blackburn D.L., Oettinger F.F. Transient Thermal Response Measurements of Power Transistors. IEEE Transactions on Industrial Electronics. Control Instruments. 1976. №2. P. 134-142. https://doi.org/10.1109/PESC.1974.7074340
9. Smirnov V.I., Sergeev V.A., Gavrikov A.A., Shorin A.M. Modulation method for measuring thermal impedance components of semiconductor devices. Microelectronics Reliability. 2018. V.80. P.205-212. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2017.11.024
10. Смирнов В.И., Гавриков А.А., Шорин А.М. Метод измерения компонент теплового сопротивления полупроводниковых приборов и его практическая реализация. Автоматизация процессов управления. 2017. №2 (48). С.98-105.
11. Смирнов В.И., Сергеев В.А., Гавриков А.А., Шорин А.М. Измерения теплового импеданса мощных транзисторов. Радиотехника. 2017. №6. С.83-90.
12. Смирнов В.И., Сергеев В.А., Гавриков А.А., Куликов А.А., Шорин А.М. Сравнительный анализ стандартного и модуляционного методов измерения теплового сопротивления мощных биполярных транзисторов. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.3
Для цитирования:
Смирнов В.И., Сергеев В.А., Гавриков А.А., Тарасов Р.Г. Сравнительный анализ методов измерения тепловых параметров интегральных СВЧ-усилителей мощности на биполярных транзисторах. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.11