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