Ćwiczenie Nr 11
Badanie elementów składowych monolitycznych układów scalonych
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie topologii i struktury układu scalonego, parametrów izolacji złączowej i właściwości cieplnych.
Wykaz przyrządów
US - układ scalony UL 1111
At - autotransformator
Ch - charakterograf
Os - oscyloskop
V - woltomierz napięcia stałego
A - amperomierz prądu stałego
Zs - zasilacz stabilizowany
Pomiar napięcia przebicia
Schemat pomiarowy:
Napięcie przebicia wynosi: 18,5V
Oszacowanie rezystancji wyspy
Z wykresu lgI-U wyznaczyłem prąd nasycenia:
Zatem przy przyłożonym napięciu polaryzującym U=10V rezystancja izolacji wyspy wynosi:
Pomiar rezystancji podłoża
Tabela pomiarowa:
lp. |
I [mA] |
U [mV] |
1 |
0,01 |
425 |
2 |
0,1 |
522 |
3 |
1 |
665 |
4 |
10 |
973 |
5 |
14,8 |
1073 |
6 |
20,1 |
1160 |
7 |
26,1 |
1245 |
8 |
30 |
1299 |
9 |
34,4 |
1352 |
Rezystancja szeregowa diody (rezystancja podłoża):
Współczynnik doskonałości:
Pomiar zmian temperatury podczas pracy układu
Schemat pomiarowy:
Tabela pomiarowa:
lp. |
UBE [mV] |
IC [mA] |
P [mW] |
t [`C] |
1 |
0,812 |
0,004 |
0,04 |
26 |
2 |
0,811 |
0,129 |
1,29 |
26,5 |
3 |
0,81 |
1,112 |
11,12 |
27 |
4 |
0,809 |
1,954 |
19,54 |
27,5 |
5 |
0,808 |
2,22 |
22,2 |
28 |
6 |
0,806 |
3,7 |
37 |
29 |
7 |
0,805 |
4,32 |
43,2 |
29,5 |
8 |
0,804 |
4,73 |
47,3 |
30 |
9 |
0,802 |
5,48 |
54,8 |
31 |
10 |
0,8 |
8,85 |
88,5 |
32 |
11 |
0,798 |
9,34 |
93,4 |
33 |
12 |
0,794 |
10,96 |
109,6 |
35 |
13 |
0,791 |
11,42 |
114,2 |
36,5 |
Wykres UBE=f(P):
Wnioski
Pomiar pierwszy wykazał, że napięcie przebicia pomiędzy wyspą (kolektorem wybranego tranzystora), a podłożem wynosi 18,5V. Aby wyznaczyć wartość izolacji wyspy należało skorzystać z charakterystyki I-U złącza wyspa-podłoże spolaryzowanego w kierunku przewodzenia. Z charakterystyki tej wyznaczyłem wartość prądu nasycenia IS=8,5*10-10A, co pozwoliło mi wyznaczyć wartość prądu generacji, a to z kolei wartość izolacji wyspy, która wyniosła ok. 12G. Wykonanie wyżej wspomnianej charakterystyki pozwoliło także wyznaczyć rezystancję szeregową diody, która stanowi rezystancję podłoża (RS=17,7) i współczynnik doskonałości złącza n=1,87. Wyniki pomiarów określających zależność temperatury układu scalonego od mocy wydzielanej w jednym z tranzystorów tego układu przedstawia charakterystyka UBE=f(P). Wraz ze wzrostem temperatury rośnie moc.