JPS5897630A - 半導体素子の動作温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特にマイクロ波発振用半導体素子の動作源ｆ
ｌｌＪ定装置に関する。

マイクロ波発振用半導体素子としてインバットダイオー
ドやガンダイオードなどがある。これらの素子の動作温
度を知ることは使用する上で、信頼度上非常に１景であ
る。従来、これらダイオードの温度を測定するにあたシ
、ダイオードの順方向抵抗又は降伏電圧のｌ１ｉｌＩＩ
Ｌ特性を利用している。

これらの測定方法は連続発振させる素子ではよく用いら
れている。

しかし、パルスバイアスを印加し、パルス状のマイクロ
波発振をさせている素子の動作温度を−ｊ定することは
かなシ困難である。これは、（１）動作温度が過渡的な
変化をしている、（２）動作源ｔ＋変化に対する微小な
上記パラメータの一］定が精度上困離であることによる
。

本発明の目的は上記欠点に龜み、パルス動作をしている
素子に対して精度のよい動作温度の６１ｊ定ｉ！亀を提
供することである。

本発明の動作１１［＃Ｊ定装置Ｆｉ、測定条件となるパ
ルス条件をもったパルス発生回路と、被−ｊ定牛導体素
子を含んだマイクロ波発振回路およびＦＭ−ＡＭ変調回
路と前記変調回路出力の検出のための検出回路とを含ん
で構成される。

本発明による掬定原理を以下に説明する。半導体素子と
して１／ダイオードを例にとシ説明するが、その他イン
パ、トダイオードなどでも同様に適用できる。パルス蛮
勇されたマイクロ波信号は、ガンダイオードにパルス電
圧を印加して発振させる方法によシ得られる。一方、こ
のダイオードは、パルス動作をしている走め、動作温度
はパルス中白で時間とともに上昇するように変化する。

このため、素子の電気的インピーダンスも変化し、これ
に伴い、発振周波数も変化する。一般に、素子の温ｆ変
仕分をΔＴ１発振周波数変化分をΔｆとすると、近似的
に（１）式のように表わされる。

Δｆ＝に・ΔＴ　　・・・・・・　（１）ここでＫは定
数であシ、普通、Ｋの符号は負である。すなわち、素子
の温度が上昇す名につれ、発振周波数は低下する。した
がって、定数Ｋが既知とすれば、発振周波数の変化分Δ
ｆｔ−１１１Ｊ定することによシ、素子の温度上昇ΔＴ
を得ることができる。そして、動作温度Ｔは温度上昇Δ
Ｔよシ次式％式％ （２） ただし、Ｔａは周囲温度である。

ここでΔｆを測定するにあたシ、徽−ｊ定素子による発
振信号をＦＭ−ＡＭ変胸回路を通すことによシ、鵬波数
変化分Δｆを振巾変調された信号に変換することができ
、これを検出回路によシー」定すれはよい。

次に本発明を実施例によシ詳細に説明する。

第１図は本発明の一実九例の回路構成図である。

第１図において、１は被測定用半導体素子を含んだマイ
クロ波発振回路、２はパルスバイアス回路である。３は
次に述べるように発振回路１の発振周波数よシ、中間周
波数だけ離れた周波数をもつ基準マイクロ波発振器であ
る。４は混合器、５Ｆｉ振巾変調雑音を取除くための振
巾制限回路、６はＦＭ−ＡＭ変調回路、７は広帯域増巾
器、８社オシロスコープ、そして９と１０は減衰器であ
る。

今、発振ｆｉｌをパルス発振させているものとする。こ
こで、パルス中白の周波数変化を振巾変化に直すため、
直接ＦＭ−ＡＭ変調せずに中間周波数でＦＭ−ＡＭ変調
を行っている。すなわち、基準マイクロ波発振器３と被
測定用発振器１の両信号を混合器４によシ中間周波数信
号に変換する。

この後ＡＭ信号成分が結果として誤差として考慮される
ため、振巾制限回路５を通して、ＦＭ−ＡＭ変調器６に
かけ、周波数変化を振巾変化に変換する０次にこの信号
を適当に増巾した後、オシロスコープ８にて検出する。

この中間周波方式の特長は、中間周波数帯を使用するた
め、装置の操作の取扱が簡単なことにある。

以上によシ周波数変化を検出することができるが、これ
を温度変化ΔＴになおすため式（１）の比例定数Ｋを求
めておく必要がある。これは次のような方法で求めるこ
とができる。まず、素子の熱時定数よシ充分小さいパル
ス巾でパルス発振させ（すなわち、素子の温度上昇が無
視できる１！！度）、その発振周波数を測定する。なお
、このとき発振器の温度を前記測定中の発振器の温度と
同じにする必要がある。次に、素子に微小な直流電圧を
このパルス電圧と重畳させ、素子にバイアスを印加する
。このときのピーク電圧を前記測定中のパルスバイアス
のピーク電圧と同じ値とする。後者の操作によシ前者の
状態よシ、直流バイアスを印加した分のみ動作温度が上
昇している。素子の直流的熱抵抗は従来の方法によシ容
易に測定できる丸め、骸温度上昇の値も容易に求められ
る。したがってこの温度上昇をｌＴＯムＬ、前者及び後
者の操作によシ異なる発振周波数をΔｆ　ＯＡＬ　とす
ると（３）式によシ定数Ｋが求められる。

Ｋ＝Δｆ　ＯＡＩ、　／ΔＴＯムＬ・・・・・・（３）
尚上記実施例の説明に用いた回路構成は同機能をもつ他
の回路構成でもｖ＃、現可能であることはもちろんであ
る。

偽以上詳細Ｋ１１ｔ明したように、本発明によれば、パ
ルス動作をしている半導体素子の動作温度の一］定を精
度よく操作が容易な動作温度−ｊ定装置の供給ができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図である。 １・・・・・・被測定用半導体素子を含んだ発振器、２
・・・・・・パルスバイアス電源、３・・・・・・基準
マイクロ波発振器、４・・・・・・混合器、５・・・・
・・振巾制限回路、６・・・・・・ＦＭ−ＡＭ変調器、
７・・・・・・広帯域増巾器、８・・・・・・オシロス
コー、；’、９，１０・・・・・・減衰器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測足手導体素子を含んだマイクロ波発振回路と、該発
   振回路の出力信号の周波数変化を振巾変化に変換するＦ
   Ｍ−λＭ変調回路と、該変調回路出力を検出する検出回
   路とを有することを特徴とする半導体素子の動作源［＃
   ｊ定装置。