ГОСТ 18986.20-77

СТАБИЛИТРОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ
ПРЕЦИЗИОННЫЕ

МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ВЫХОДА НА РЕЖИМ

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СТАБИЛИТРОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРЕЦИЗИОННЫЕ Метод измерения времени выхода на режим Semiconductor diodes. Reference zener diodes. Method for measuring warm-up time

ГОСТ 18986.20-77

Издание (август 2002 г.) с Изменением № 1, утвержденным в ноябре 1986 г. (ИУС 2-87).

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 26.10.77 г. № 2485 дата введения установлена

01.01.79

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 30.09.91 № 1410

Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые прецизионные стабилитроны (далее - стабилитроны), имеющие нормированную временну́ю нестабильность напряжения стабилизации, и устанавливает метод измерения времени выхода стабилитронов на режим t_вых и требования безопасности. Общие условия при измерении времени выхода на режим должны соответствовать требованиям ГОСТ 18986.0-74.

(Поправка).

1. АППАРАТУРА

1.1. Погрешность измерения времени выхода на режим не должна выходить за пределы ±20 % с доверительной вероятностью Р^* = 0,95.

(Поправка).

1.2. Номинальные значения электрических, температурных режимов измерения напряжения стабилизации, а также способ закрепления стабилитронов при измерении времени выхода на режим должны быть указаны в стандартах или другой нормативно-технической документации на стабилитроны конкретных типов (далее - стандартах).

1.3. Измерение следует проводить на установке, структурная электрическая схема которой приведена на чертеже.

1 - источник задания тока; 2 - термостатируемый объем; 3 - измерительный прибор;
4 - блок защиты; 5 - источник опорного напряжения; S - выключатель; VD - измеряемый стабилитрон

(Поправка).

Допускается применение электрической схемы без источника опорного напряжения (клеммы ХК1 и ХК2 закорочены).

2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЮ

2.1. Напряжение источника опорного напряжения должно быть близким по значению к U_ст и определено из условия

                                                   (1)

где U_ст - номинальное измеряемое напряжение стабилизации, В;

DU_ст - допустимый разброс напряжения стабилизации от номинального значения, В;

U_и.о.н. - напряжение источника опорного напряжения, В;

U_ш - используемый предел измерительного прибора, применяемого при измерениях, В.

2.2. Погрешность задания и поддержания напряжения источника опорного напряжения и погрешность измерительного прибора за время измерений должны соответствовать выражению

                                                  (2)

где D_и.о.н. - абсолютная погрешность задания и поддержания напряжения источника опорного напряжения, В;

D_и.п. - абсолютная погрешность измерительного прибора, В;

DU - абсолютная погрешность измерения напряжения стабилизации, В (см. приложение).

2.3. Входное сопротивление измерительного прибора и блока защиты должно соответствовать условию

                                                      (3)

где r_ст - дифференциальное сопротивление стабилитрона в режиме измерения, Ом;

R_и.о.н. - внутреннее сопротивление источника опорного напряжения, Ом.

2.4. Минимальное изменение входного сигнала, регистрируемое измерительным прибором, не должно превышать значения абсолютной погрешности измерения напряжения стабилизации DU.

2.5. За время измерения абсолютная величина погрешности задания и поддержания тока стабилизации DI в амперах должна соответствовать условию

                                      (4)

где R_{пер.окр} - общее тепловое сопротивление стабилитрона в режиме измерения, °С/Вт.

2.6. Коэффициент пульсации тока стабилизации в процентах должен соответствовать условию

                                                        (5)

При этом максимальное значение коэффициента пульсации тока не должно превышать 1,0 %.

2.7. Падение напряжения на контактной системе и проводах, подключающих измеряемый стабилитрон к источнику опорного напряжения и измерительному прибору, не должно превышать 0,1ΔU.

2.8. Изменение температуры объема, в котором расположен измеряемый стабилитрон, DΘ в °С должно быть не более

                                                       (6)

(но в пределах ±5 °С),

где  - максимальный температурный коэффициент напряжения стабилизации, % / °С.

(Поправка).

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1. Время выхода стабилитрона на режим t_вых следует определять измерением трех значений напряжения стабилизации.

(Поправка).

3.2. В положении 1 выключателя S предварительно прогревают измерительную установку; устанавливается тепловое равновесие стабилитрона с окружающей средой.

3.3. Для измерений выключатель S ставят в положение 2 и через стабилитрон пропускают ток I_ст, при котором проводят определение времени выхода стабилитрона на режимах с учетом требований пп. 2.5, 2.6.

3.4. Через равные интервалы времени Dt в трех временны́х точках измеряют напряжение стабилизации. Первое измерение напряжения стабилизации проводят одновременно с включением электрического режима стабилитрона.

Интервалы времени Dt определяют для стабилитронов конкретных типов в зависимости от предполагаемого разброса t_вых в соответствии с приложением 1.

(Поправка).

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Определяют коэффициент К₁ в 1/с по формуле

                                                       (7)

где Dt - интервал времени, через который проводились измерения напряжения стабилизации, с;

U₁ U₂, U₃ - значения напряжения стабилизации, измеренные в трех последовательных временны́х точках через интервал Dt, В.

4.2. Определяют коэффициент K₂ по формуле

                                                          (8)

4.3. Время выхода стабилитрона на режим t_вых в секундах определяют по формуле

                                                   (9)

где δU_ст - временна́я нестабильность напряжения стабилизации для данного типа стабилитрона, %;

t_ст - интервал времени, за который нормируется временна́я нестабильность напряжения стабилизации, приведенный в стандартах, с.

При значениях t_ст ³ 600 с расчет проводят по упрощенной формуле

                                                       (10)

(Поправка).

ПРИЛОЖЕНИЕ
Обязательное

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ

1. Выбор оптимального интервала времени

1.1. Находят пределы изменения коэффициентов K₁ и K₂.

1.1.1. Максимальное (минимальное) значение коэффициента K₂ в В задают в стандартах или определяют в зависимости от конкретных условий измерений по формулам

                                            (1)

 но не менее                      (2)

где K₁ - температурный коэффициент скорости охлаждения (нагревания);

K₂ - тепловая амплитуда напряжения разогрева;

; () - максимальное (минимальное) значение температурного коэффициента напряжения стабилизации стабилитронов конкретных типов (% / °С).

1.1.2. Пределы изменения коэффициента К₁ в 1/с должны указываться в стандартах или определяться на основании значений коэффициента К₂ по формулам

                                                   (3)

                                                  (4)

где t_выхN - время выхода стабилитрона на режим, с, определяемое по формуле

                                                         (5)

где  - максимальное время выхода стабилитрона на режим, с, вызванное тепловым прогревом стабилитрона, указанное в стандартах;

К₃ - коэффициент нестабильности K₃ ³ 1 устанавливаемый в стандартах в зависимости от величины нормированной временно́й нестабильности напряжения стабилизации.

(Поправка).

1.2. По графику (черт. 1 настоящего приложения) находят для одной и той же ординаты Y значения абсцисс Х₁ и Х₂, чтобы удовлетворялось равенство

                                                          (6)

1.3. Вычисляют значение Dt по формуле

                                                    (7)

2. Установление погрешности измерения напряжения и погрешности задания интервалов времени.

2.1. По графикам (черт. 1 и черт. 2) находят значения ординат Y и Z, соответствующие

График зависимости

Черт. 1

2.2. Абсолютную погрешность измерения напряжения стабилизации DU в вольтах и относительную погрешность задания интервалов времени δDt в относительных единицах с учетом времени измерения прибора следует устанавливать из соотношения

                   (8)

График зависимости

Черт. 2

где М, N, L - коэффициенты влияния в сВ^-1, определяемые по формулам:

                                                         (9)

                                                    (10)

                                                 (11)

При t_ст ³ 600 с в формуле (8) при расчете полагать L = 0.

Пример расчета

Исходные данные:

δU_с.т = 0,001 %;

 = 0,005 % / °С;

 = 0,0005 % / °С;

U_с.т = 10 В;

I_с.т = 10 мА;

R_{пер.окр} = 300 °С/Вт;

t_выхN = 100 c K₃ = 1;

t_ст = 3600 с.

1. Находим значения ,  в В по температурному коэффициенту и δU_ст

, что меньше  = 0,0015

2. Находим область определения К₁ в с^-1 по формулам (3) и (4)

3. Находим значение Dt по черт. 1 настоящего приложения.

Из условия

определяем по графику черт. 1 приложения, значение абсцисс X₁ и Х₂ для одной и той же ординаты Y таким образом, чтобы

В результате получаем значения X₁ = 1,2; X₂ = 2,2, соответствующие одному и тому же значению Y =5,2.

После чего вычислим значение Dt в с по формуле

4. Определяем по графикам черт. 1, 2 настоящего приложения значения Y и Z, соответствующие X₁ = 1, 2;

Y = 5,2; Z = 3,5.

5. Определяем значения коэффициентов влияния в с × В^-1

Так как t_ст ³ 600 с, то полагаем L = 0.

6. Назначаем погрешность задания интервалов времени, исходя из возможностей измерительного оборудования. Полагая относительную погрешность задания интервалов времени равной 10 %, получаем величину абсолютной погрешности 4,4 с, что легко выполнимо для применяемого измерительного оборудования.

Исходя из полученного значения δDt, записываем для определения абсолютной погрешности измерения напряжения DU в В

откуда получаем

400 ³ (DU)² (1,03)² · 10¹² + 100;

DU = 17 · 10^-6

Таким образом, получаем значение абсолютной погрешности, с которой должно проводиться измерение напряжения при заданных исходных данных, равным 17 мкВ. Погрешность задания интервалов времени при этом равна 10 %.