IEC 60747-4 Edition 2.0 2007-08 INTERNATIONAL STANDARD Semiconductor devices – Discrete devices – Part 4: Microwave diodes and transistors IEC 60747-4:2007 Dispositifs semiconducteurs – Dispositifs discrets – Partie 4: Diodes et transistors hyperfréquences LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU NORME INTERNATIONALE THIS PUBLICATION IS COPYRIGHT PROTECTED Copyright © 2007 IEC, Geneva, Switzerland All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about IEC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local IEC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de la CEI ou du Comité national de la CEI du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de la CEI ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de la CEI de votre pays de résidence About the IEC The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes International Standards for all electrical, electronic and related technologies About IEC publications The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published Catalogue of IEC publications: www.iec.ch/searchpub The IEC on-line Catalogue enables you to search by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, withdrawn and replaced publications IEC Just Published: www.iec.ch/online_news/justpub Stay up to date on all new IEC publications Just Published details twice a month all new publications released Available on-line and also by email Electropedia: www.electropedia.org The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing more than 20 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary online Customer Service Centre: www.iec.ch/webstore/custserv If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please visit the Customer Service Centre FAQ or contact us: Email: csc@iec.ch Tel.: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 A propos de la CEI La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos des publications CEI Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catalogue des publications de la CEI: www.iec.ch/searchpub/cur_fut-f.htm Le Catalogue en-ligne de la CEI vous permet d’effectuer des recherches en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Il donne aussi des informations sur les projets et les publications retirées ou remplacées Just Published CEI: www.iec.ch/online_news/justpub Restez informé sur les nouvelles publications de la CEI Just Published détaille deux fois par mois les nouvelles publications parues Disponible en-ligne et aussi par email Electropedia: www.electropedia.org Le premier dictionnaire en ligne au monde de termes électroniques et électriques Il contient plus de 20 000 termes et définitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes ộquivalents dans les langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International en ligne Service Clients: www.iec.ch/webstore/custserv/custserv_entry-f.htm Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions, visitez le FAQ du Service clients ou contactez-nous: Email: csc@iec.ch Tél.: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1211 Geneva 20 Switzerland Email: inmail@iec.ch Web: www.iec.ch IEC 60747-4 Edition 2.0 2007-08 INTERNATIONAL STANDARD LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU NORME INTERNATIONALE Semiconductor devices – Discrete devices – Part 4: Microwave diodes and transistors Dispositifs semiconducteurs – Dispositifs discrets – Partie 4: Diodes et transistors hyperfréquences INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE PRICE CODE CODE PRIX ICS 31.080.10 / 31.080.30 XF ISBN 2-8318-9262-7 –2– 60747-4 © IEC:2007 CONTENTS FOREWORD Scope .8 Normative references .8 Variable capacitance, snap-off diodes and fast-switching schottky diodes 3.1 4.1 Mixer diodes used in radar applications 48 4.1.1 General 48 4.1.2 Terminology and letter symbols 48 4.1.3 Essential ratings and characteristics 48 4.1.4 Measuring methods 50 4.2 Mixer diodes used in communication applications 69 4.2.1 General 69 4.2.2 Terminology and letter symbols 69 4.2.3 Essential ratings and characteristics 69 4.2.4 Measuring methods 71 4.3 Detector diodes 71 Impatt diodes 71 5.1 Impatt diodes amplifiers 71 5.1.1 General 71 5.1.2 Terms and definitions 71 5.1.3 Essential ratings and characteristics 74 5.2 Impatt diodes oscillators 77 Gunn diodes 77 6.1 6.2 6.3 6.4 General 77 Terms and definitions 78 Essential ratings and characteristics 78 Measuring methods 78 6.4.1 Pulse breakdown voltage 78 6.4.2 Threshold voltage 79 6.4.3 Resistance 80 Bipolar transistors 81 7.1 7.2 7.3 General 81 Terms and definitions 81 Essential ratings and characteristics 84 LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Variable capacitance diodes 3.1.1 General .8 3.1.2 Terminology and letter symbols 3.1.3 Essential ratings and characteristics 3.1.4 Measuring methods 12 3.2 Snap-off diodes, Schottky diodes 39 3.2.1 General 39 3.2.2 Terminology and letter symbols 39 3.2.3 Essential ratings and characteristics 39 3.2.4 Measuring methods 41 Mixer diodes and detector diodes 48 60747-4 © IEC:2007 7.4 7.5 –3– 7.3.1 General 84 7.3.2 Limiting values (absolute maximum rating system) 84 Measuring methods 87 7.4.1 General 87 7.4.2 DC characteristics 89 7.4.3 RF characteristics 89 Verifying methods 103 7.5.1 Load mismatch tolerance ( Ψ L ) 103 Source mismatch tolerance ( Ψ S ) 107 7.5.3 Load mismatch ruggedness ( Ψ R ) 111 Field-effect transistors 112 7.5.2 8.4 8.5 General 112 Terms and definitions 112 Essential ratings and characteristics 115 8.3.1 General 115 8.3.2 Limiting values (absolute maximum rating system) 116 Measuring methods 117 8.4.1 General 117 8.4.2 DC characteristics 118 8.4.3 RF characteristics 124 Verifying methods 135 8.5.1 8.5.2 Load mismatch tolerance ( Ψ L ) 135 Source mismatch tolerance ( Ψ S ) 135 8.5.3 Load mismatch ruggedness ( Ψ R ) 135 Assessment and reliability – specific requirements 135 9.1 9.2 9.3 9.4 Electrical test conditions 135 Failure criteria and failure-defining characteristics for acceptance tests 135 Failure criteria and failure-defining characteristics for reliability tests 135 Procedure in case of a testing error 135 Figure – Equivalent circuit 12 Figure – Circuit for the measurement of reverse current I R 12 Figure – Circuit for the measurement of forward voltage V F 13 Figure – Circuit for the measurement of capacitance C tot 14 Figure – Circuit for the measurement of effective quality factor 15 Figure – Circuit for the measurement of series inductance 17 Figure – Circuit for the measurement of thermal resistance R th 18 Figure – Circuit for the measurement of transient thermal impedance Z th 19 Figure – Waveguide mounting 21 Figure 10 – Equivalent circuit of mounted diode 21 Figure 11 – Block diagram of transmission loss measurement circuit 22 Figure 12 – Curve indicating transmitted power versus frequency 24 Figure 13 – Example of cavity 26 Figure 14 – Block diagram for the measurement of effective Q in cavity method 28 LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU 8.1 8.2 8.3 –4– 60747-4 © IEC:2007 Figure 15 – Block diagram of transformed impedance measurement circuit 35 Figure 16 – Example of plot of diode impedance as a function of bias 36 Figure 17 – Modified Smith Chart indicating constant Q and constant R circles 38 Figure 18 – Transition time t t 39 Figure 19 – Circuit for the measurement of transition time (t t ) 41 Figure 20 – The time interval (t t1 ) 43 Figure 21 – Circuit for the measurement of reverse recovery time 43 Figure 22 – The reverse recovery time t rr 44 Figure 23 – Circuit for the measurement of the excess carrier effective lifetime 45 Figure 24 – Circuit for the measurement of the excess carrier effective lifetime 46 Figure 27 – Circuit for the measurement of rectified current (I ) 51 Figure 28 – Circuit for the measurement of intermediate frequency impedance (Z if ) in the method 52 Figure 29 – Circuit for the measurement of intermediate frequency impedance (Z if ) in the method 53 Figure 30 – Circuit for the measurement of voltage standing wave ratio 55 Figure 31 – Circuit for the measurement of overall noise factor 57 Figure 32 – Circuit for the measurement of output noise ratio 61 Figure 33 – Circuit for the measurement of conversion loss in dc incremental method 63 Figure 34 – Circuit for the measurement of conversion loss in amplitude modulation method 64 Figure 35 – Block diagram of burnout energy measurement circuit 65 Figure 36 – Circuit for the measurement of pulse breakdown voltage 78 Figure 37 – Circuit for the measurement of threshold voltage 79 Figure 38 – Circuit for the measurement of resistance in voltmeter-ammeter method 80 Figure 39 – Circuit for the measurement of resistance in alternative method 81 Figure 40 – Circuit for the measurement of scattering parameters 91 Figure 41 – Incident and reflected waves in a two-port network 92 Figure 42 – Circuit for the measurements of two-tone intermodulation distortion 98 Figure 43 – Example of third order intermodulation products indicated by the spectrum analyser 100 Figure 44 – Typical intermodulation products output power characteristic 102 Figure 45 – Circuit for the verification of load mismatch tolerance in the method 104 Figure 46 – Circuit for the verification of load mismatch tolerance in the method 106 Figure 47 – Circuit for the verification of source mismatch tolerance in the method 108 LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Figure 25 – the ratio of i pr to i pf 47 Figure 26 – Circuit for the measurement of forward current (I F ) 50 60747-4 © IEC:2007 –5– Figure 48 – Circuit for the verification of source mismatch tolerance in the method 110 Figure 49 – Circuit for the verification of load mismatch ruggedness 111 Figure 50 – Circuit for the measurements of gate-source breakdown voltage, V (BR)GSO 119 Figure 51 – Circuit for the measurements of gate-drain breakdown voltage, V (BR)GDO 119 Figure 52 – Circuit for the measurement of thermal resistance, channel-to-case 120 Figure 53 – Timing chart of DC pulse to be supplied to the device being measured 122 Figure 54 – Calibration curve V GSF = f(T ch ) for fixed I G(ref) , evaluation of α 123 Figure 55 – V GSF2 in function of delay time τ 124 Figure 56 – Circuit for the measurement of output power at specified input power 125 Figure 57 – Circuit for the measurements of the noise figure and associated gain 130 Table – DC characteristics 85 Table – RF characteristics 86 Table – Replacing rule for terms 87 Table – Replacing rule for symbols in the case of constant base current 88 Table – Replacing rule for symbols in the case of constant base voltage 88 Table – Electrical limiting values 116 Table – DC characteristics 116 Table – RF characteristics 117 Table 10 – Replacing rules for terms 118 Table 11 – Replacing rules for symbols 118 Table 12 – Operating conditions and Test circuits 136 Table 13 – Failure criteria and measurement conditions 138 LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Table – Electrical limiting values 84 –6– 60747-4 © IEC:2007 INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION SEMICONDUCTOR DEVICES – DISCRETE DEVICES – Part 4: Microwave diodes and transistors FOREWORD 2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all interested IEC National Committees 3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National Committees in that sense While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any misinterpretation by any end user 4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications Any divergence between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter 5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any equipment declared to be in conformity with an IEC Publication 6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication 7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC Publications 8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication Use of the referenced publications is indispensable for the correct application of this publication 9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of patent rights IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights International Standard IEC 60747-4 has been prepared by subcommittee 47E: Discrete semiconductor devices, of IEC technical committee 47: Semiconductor devices This second edition cancels and replaces the first edition, published in 1991, its amendments 1, and (1993, 1999 and 2001, respectively), and constitutes a technical revision The major technical changes with regard to the previous edition are as follows: a) the clause of bipolar transistors has been added; b) the clause of field-effect transistors has been amended LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU 1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising all national electrotechnical committees (IEC National Committees) The object of IEC is to promote international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields To this end and in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC Publication(s)”) Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may participate in this preparatory work International, governmental and nongovernmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation IEC collaborates closely with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations 60747-4 © IEC:2007 –7– The text of this standard is based on the following documents: FDIS Report on voting 47E/330/FDIS 47E/339/RVD Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on voting indicated in the above table This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part The list of all parts of the IEC 60747 series, under the general title Semiconductor devices – Discrete devices, can be found on the IEC website • • • • reconfirmed; withdrawn; replaced by a revised edition, or amended LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in the data related to the specific publication At this date, the publication will be –8– 60747-4 © IEC:2007 SEMICONDUCTOR DEVICES – DISCRETE DEVICES – Part 4: Microwave diodes and transistors Scope This part of IEC 60747 gives requirements for the following categories of discrete devices: variable capacitance diodes and snap-off diodes (for tuning, up-converter or harmonic multiplication, switching, limiting, phased shift, parametric amplification); – mixer diodes and detector diodes; – avalanche diodes (for direct harmonic generation, amplification); – gunn diodes (for direct harmonic generation); – bipolar transistors (for amplification, oscillation); – field-effect transistors (for amplification, oscillation) Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document For dated references, only the edition cited applies For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies IEC 60050-702:1992, International Electrotechnical Vocabulary – Chapter 702: Oscillations, signals and related devices IEC 60747-1:2006, Semiconductor devices – Part 1: General IEC 60747-7:2000, Semiconductor devices – Part 7: Bipolar transistors IEC 60747-8:2000, Semiconductor devices – Part 8: Field-effect transistors IEC 60747-16-1:2001, Semiconductor devices – Part 16-1: Microwave integrated circuits – Amplifiers Amendment 1(2007) Variable capacitance, snap-off diodes and fast-switching schottky diodes 3.1 3.1.1 Variable capacitance diodes General The provisions of this part deal with diodes (excluding snap-off diodes) in which the variable capacitance effect is used; they cover four applications: tuning, harmonic multiplication, switching (including limiting), parametric amplification LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU – – 264 – 60747-4 © CEI:2007 NOTE Il est préférable avant d’effectuer les mesures de L et L d’accorder les réseaux d’impédance d’entrée et de sortie 8.4.3.1.5 Précautions prendre Il convient de veiller ne pas faire subir au dispositif mesurer des variations brutales d’impédance dues aux réseaux d’adaptation d’entrée et de sortie Eliminer les oscillations relevées par l’analyseur de spectre pendant ces mesures Les sorties doivent pouvoir supporter la puissance d’alimentation 8.4.3.1.6 Procédure de mesures Régler la fréquence du générateur RF la valeur spécifiée Appliquer une tension grille-source VGS voisine de la tension de blocage grille-source Régler le courant de drain la valeur spécifiée en faisant varier VGS Appliquer une puissance d’entrée juste au-dessous de la valeur spécifiée, au dispositif mesurer Régler les réseaux d’adaptation d’impédance d’entrée et de sortie dès que le wattmètre indique la valeur maximale Augmenter la puissance d’entrée jusqu’à la valeur spécifiée et procéder au réglage des réseaux d’adaptation d’impédance Mesurer la puissance de sortie la puissance d’entrée spécifiée 8.4.3.1.7 Conditions spécifiées – Température ambiante ou température du btier, T amb ou T case Tension drain-source – Courant de drain – Fréquences – Puissance d’entrée – 8.4.3.2 8.4.3.2.1 Puissance de sortie pour une compression de gain de dB (P o(1dB) ) But Mesurer la puissance de sortie pour une compression de gain de dB d’un transistor effet de champ dans les conditions spécifiées 8.4.3.2.2 Schéma Voir schéma Figure 56 8.4.3.2.3 Principe de mesure Le gain en puissance, G p , est issu de l’équation suivante: G p = Po – P i (48) où Po et Pi sont issus des équations (46) et (47) La puissance de sortie pour une compression de gain de dB Po(1dB) , est la valeur pour laquelle le gain diminue de dB, par rapport au gain linéaire LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Appliquer la tension drain-source spécifiée VDS 60747-4 © CEI:2007 8.4.3.2.4 – 265 – Description et exigences du circuit Voir description et exigences du circuit en 8.4.3.1.4 8.4.3.2.5 Précautions prendre Voir précautions en 8.4.3.1.5 8.4.3.2.6 Procédure de mesures Il convient de régler la fréquence du générateur RF la valeur spécifiée Appliquer une tension grille-source VGS voisine de la tension de blocage grille-source Appliquer la tension drain-source spécifiée VDS Régler les réseaux d’adaptation d’impédance d’entrée et de sortie dès que le wattmètre indique la valeur maximale Augmenter la puissance d’entrée la valeur spécifiée P i,match et procéder au réglage des réseaux d’adaptation d’impédance Appliquer une puissance d’entrée appropriée dont le niveau est suffisamment bas par rapport la puissance d’entrée, Pi,match , au dispositif mesurer En faisant varier la puissance d’entrée, confirmer que la variation de la puissance de sortie en décibels est identique celle de la puissance d’entrée Le gain, mesuré dans la région où la variation de la puissance de sortie en décibels est identique celle de la puissance d’entrée est le gain linéaire G lin Augmenter la puissance d’entrée jusqu’à ce que le gain en puissance diminue de dB par rapport au gain linéaire G lin Mesurer la puissance de sortie au point de compression de gain de dB 8.4.3.2.7 Conditions spécifiées – Température ambiante ou température du btier, T amb ou T case – Tension drain-source, V DS – Courant de drain, I D – Fréquences – Puissance d’entrée, Pi,match 8.4.3.3 8.4.3.3.1 Gain en puissance pour dB de compression du gain (G p(1dB) ) But Mesurer le gain en puissance pour une compression de gain de dB d’un transistor effet de champ dans les conditions spécifiées 8.4.3.3.2 Schéma Voir schéma Figure 56 8.4.3.3.3 Principe de mesure Le gain en puissance est issu de l’équation (48) On peut calculer le gain en puissance pour une compression de gain de dB, G p(1dB) , comme suit: LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Régler le courant de drain la valeur spécifiée en faisant varier VGS Appliquer une puissance d’entrée juste au-dessous de la valeur P i,match au dispositif mesurer – 266 – 60747-4 © CEI:2007 G p(1dB) = G lin – 8.4.3.3.4 (49) Description et exigences du circuit Voir description et exigences du circuit en 8.4.3.1.4 8.4.3.3.5 Précautions prendre Voir précautions en 8.4.3.1.5 8.4.3.3.6 Procédure de mesures Voir la procédure de mesures en 8.4.3.2.6 et principe de mesure en 8.4.3.3.3 Conditions spécifiées – Température ambiante ou température du btier, T amb ou T case Tension drain-source – Courant de drain – Fréquences – Entrée Pi,match – 8.4.3.4 8.4.3.4.1 Rendement en puissance ajoutée ( η add ) But Mesurer le rendement en puissance ajoutée d’un transistor effet de champ dans les conditions spécifiées 8.4.3.4.2 Schéma Voir schéma Figure 56 8.4.3.4.3 Principe de mesure On obtient le rendement en puissance ajoutée ( η add ) en pourcentage, ainsi: η add = Po − Pi × 100 VDS × I D où VDS est la tension drain-source en volts; ID est le courant en ampères; Po et P i sont exprimés en watts 8.4.3.4.4 Description et exigences du circuit Voir description et exigences du circuit en 8.4.3.1.4 8.4.3.4.5 Précautions prendre Voir précautions en 8.4.3.1.5 8.4.3.4.6 Procédure de mesures Il convient de régler la fréquence du générateur RF la valeur spécifiée (50) LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU 8.4.3.3.7 60747-4 © CEI:2007 – 267 – Appliquer une tension grille-source VGS voisine de la tension de blocage grille-source Appliquer la tension drain-source spécifiée VDS Régler le courant de drain la valeur spécifiée en faisant varier VGS Appliquer une puissance d’entrée spécifiée au dispositif mesurer et régler les réseaux d’adaptation d’impédance d’entrée et de sortie de sorte que le wattmètre indique la valeur maximale Mesurer la puissance de sortie P o la puissance d’entrée spécifiée Pi Mesurer également la tension drain-source VDS et le courant de drain I D correspondant 8.4.3.4.7 Conditions spécifiées Température ambiante ou température du btier, T amb ou T case – – Tension drain-source, V DS Courant de drain, I D – Fréquences – Puissance d’entrée, Pi 8.4.3.5 Rendement du drain ( η d ) La méthode de mesure prộsentộe en 8.4.3.4 sapplique en remplaỗant le terme ô add » par « η d » qui est donné par l’équation (51) ηd = Po × 100 VDS × I D (51) où VDS est la tension drain-source en volts; ID est le courant en ampères; Po est exprimé en watts 8.4.3.6 8.4.3.6.1 Facteur de bruit (F) et gain associé (G as ) But Mesurer le facteur de bruit d’un transistor hyperfréquences effet de champ dans les conditions spécifiées LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU – 60747-4 © CEI:2007 – 268 – 8.4.3.6.2 Schéma Frequency meter RF generator Noise and gain meter Noise source Low noise amplifier Mixer A Isolator Isolator Input impedance matching network B Device being measured C Output impedance matching network – VGG Bias network A ID V VDS + V VGS VDD – + IEC 1406/07 Figure 57 – Circuit de base pour la mesure du facteur de bruit 8.4.3.6.3 Principe de mesure Le facteur de bruit F du dispositif mesurer est calculé au moyen de l’équation suivante: ⎛ 10F2 / 10 − ⎞⎟ F = 10 log ⎜10(F12 − L1) / 10 − ⎜ 10Gas / 10 ⎟⎠ ⎝ (52) où F 12 est le facteur de bruit global; L1 est la perte dans le circuit du point A au point B; F2 est le facteur de bruit après le point C au niveau de la sortie; et G as est le gain associé du dispositif mesurer F , F 12 , F , L et G as sont exprimés en décibels La mesure du facteur de bruit se fait en utilisant la méthode de mesures chaude et froide F 12 , F et G as sont calculés comme suit: ⎛ 10 ENR / 10 ⎞ ⎟ F12 = 10 log ⎜ ⎜ (PN1 / PN2 ) − ⎟ ⎠ ⎝ (53) ⎛ 10 ENR / 10 ⎞ ⎟ F2 = 10 log ⎜ ⎜ (PN3 / PN4 ) − ⎟ ⎠ ⎝ (54) LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Bias network 60747-4 © CEI:2007 – 269 – ⎛ P − PN2 Gas = 10 log ⎜⎜ N1 ⎝ PN3 − PN4 ⎞ ⎟⎟ ⎠ (55) où ENR est le rapport de bruit excédentaire de la source de bruit; PN1 et PN2 , en W sont les puissances de bruit mesurées respectivement dans les états chaud et froid de la source de bruit; PN3 et PN4 , en W sont les puissances de bruit mesurées respectivement dans les états chaud et froid de la source de bruit, dans le cas où le point B est directement connecté au point C de la Figure 57 La température de la mesure est 290 K Description et exigences du circuit Il convient de mesurer au préalable la perte L dans le circuit, du point A au point B 8.4.3.6.5 Précautions prendre La totalité du circuit doit être protégée au sens électromagnétique et mise la terre pour empêcher l’influence de signaux parasites Pour la mesure du facteur de bruit dans la condition de la bande latérale unique, une attention spéciale doit être prêtée l’image et d’autres réponses fictives qui sont produites par le mélangeur Il convient que ces réponses fictives soient réduites de manière devenir négligeables 8.4.3.6.6 Procédure de mesures Ajuster la fréquence du générateur RF la condition spécifiée Pour mesurer la contribution en bruit du système de mesure, connecter le point B au point C de la Figure 57 sans le dispositif mesurer et ajuster les réseaux d’adaptation des impédances d’entrée et de sortie 50 Ω Mesurer les puissances de bruit PN3 et PN4 , correspondant respectivement aux sources de bruit chaude et froide Calculer le facteur de bruit F , en décibels, au moyen de l’équation (54) Insérer le dispositif mesurer de la manière indiquée la Figure 57 Appliquer la tension grille-source VGS (voisine de la tension de blocage grille-source) Appliquer la tension drain-source spécifiée VDS Régler le courant de drain I DS la valeur spécifiée en faisant varier VGS Mesurer les puissances de bruit P N1 et PN2, correspondant respectivement aux sources de bruit chaude et froide, pendant l’ajustement des réseaux d’adaptation des impédances d’entrée et de sortie Calculer le facteur de bruit F 12 , en décibels, au moyen de l’équation (53) Calculer le gain associé G as , en décibels, au moyen de l’équation (55) Calculer le facteur de bruit F , en décibels, au moyen de l’équation (52) Ajuster le réseau d’adaptation de l’impédance d’entrée la valeur minimale de F Ajuster le réseau d’adaptation de l’impédance de sortie la valeur maximale de G as Répéter les deux étapes ci-dessus jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de réduction de facteur de bruit F possible LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU 8.4.3.6.4 60747-4 © CEI:2007 – 270 – 8.4.3.6.7 Conditions spécifiées – Température ambiante ou température du point de référence – Tension drain-source – Courant de drain – Fréquences – Bande latérale simple ou double 8.4.3.7 Facteur de bruit minimal (F ), résistance de bruit d’entrée équivalente (R n ) et facteur de réflexion de la source pour un facteur de bruit minimal (r GFmin ) 8.4.3.7.1 But 8.4.3.7.2 Schéma Voir schéma en 8.4.3.6.2 8.4.3.7.3 Principe de mesure Voir le principe de mesure en 8.4.3.6.3 La dépendance du facteur de bruit par rapport l’admittance de la source peut être exprimée par: { R F = Fmin + n (Gs − G0 )2 + (Bs − B0 )2 Gs } (56) où F est le facteur de bruit ; F est le facteur de bruit minimal ; Rn est la résistance de bruit d’entrée équivalente ; Gs est la conductance de la source ; Bs est la susceptance de la source ; G0 est la conductance de la source pour F ; B0 est la susceptance de la source pour F Pour déterminer les quatre paramètres F , R n , G et B , il convient de résoudre quatre équations dimensionnelles simultanées De l’équation (56) F = Fmin + où Rn Y0 Gs − RnG0 + Rn Ys Gs ⎛B − RnB0 ⎜⎜ s ⎝ Gs ⎞ ⎟⎟ ⎠ (57) Y0 = G + j B (58) Ys = G s + j Bs (59) LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Mesurer le facteur de bruit minimal, la résistance de bruit d’entrée équivalente et le facteur de réflexion de la source pour un facteur de bruit minimal d’un transistor hyperfréquences effet de champ dans les conditions spécifiées 60747-4 © CEI:2007 – 271 – Dans l’équation (57), X , X2 , X , et X sont définis de la manière suivante: X1 = F – R n G X = Rn Y0 X3 = R n (60) X4 = R n B Alors, l’équation (57) conduit aux équations suivantes pour n Ys différents: Gs(1) X2 + Ys(1) Gs(1) ⎛ Bs(1) ⎞ ⎟X X3 − ⎜ ⎜ Gs(1) ⎟ ⎠ ⎝ • (61) • • F(n) = X + Gs(n) X2 + Ys(n) Gs(n) ⎛ Bs(n) X3 − ⎜ ⎜ Gs(n) ⎝ ⎞ ⎟ X4 ⎟ ⎠ En substituant dans l’équation (60) X1 , X , X3 , et X4 obtenus au moyen de l’équation (61), les quatre paramètres sont déterminés comme suit: Fmin = X + X X − X (62) Rn = X3 (63) G0 = X / X − ( X / X ) (64) B0 = X / X (65) r GFmin , facteur de réflexion de la source pour F , est déterminé au moyen de G et B0 cidessus 8.4.3.7.4 Description et exigences du circuit Voir description et exigences du circuit en 8.4.3.6.4 8.4.3.7.5 Précautions prendre Voir précautions en 8.4.3.6.5 8.4.3.7.6 Procédure de mesures Ajuster la fréquence du générateur RF la condition spécifiée Insérer le dispositif mesurer de la manière indiquée la Figure 57 Appliquer la tension grille-source VGS (voisine de la tension de blocage grille-source) LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU F(1) = X + – 272 – 60747-4 © CEI:2007 Appliquer la tension drain-source spécifiée V DS Régler le courant de drain I DS la valeur spécifiée en faisant varier VGS Ajuster le réseau d’adaptation de l’impédance d’entrée de telle manière que l’admittance de la source devienne (G S(10) , BS(10) ) Ajuster le réseau d’adaptation de l’impédance de sortie de telle manière que le gain de puissance maximal soit atteint Mesurer le facteur de bruit F (10) selon la procédure décrite en 8.4.3.6.6 En répétant la procédure ci-dessus n fois, déterminer F (10)-(n) pour l’admittance de la source n (G S(10)-(n) , BS(10)-(n) ) Déterminer les paramètres de bruit F , R n et r GFmin partir des équations (61) (65) 8.4.3.7.7 Conditions spécifiées Température ambiante ou température du point de référence – Tension drain-source – Courant de drain – Fréquences – Bande latérale simple ou double 8.4.3.8 Paramètres de diffusion (S ij ) La méthode de mesure présentée en 7.4.3.10 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformément la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.9 Fréquence maximale d’oscillation (f max ) La mộthode de mesure prộsentộe en 7.4.3.11 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformément la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.10 Fréquence de transition (f T) La méthode de mesure présentée en 7.4.3.12 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.11 Fréquence du rapport de transfert unité du courant (f ) La méthode de mesure présentée en 7.4.3.13 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.12 Gain maximal disponible (G a(max) ) La mộthode de mesure prộsentộe en 7.4.3.14 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformément la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.13 Gain maximal stable (G ms ) La méthode de mesure présentée en 7.4.3.15 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.14 Gain d’insertion en puissance (|S 21 | ) La méthode de mesure présentée en 7.4.3.16 s’applique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU – 60747-4 © CEI:2007 8.4.3.15 – 273 – Distorsion d’intermodulation (deux fréquences porteuses) (P /P n ) La méthode de mesure prộsentộe en 7.4.3.17 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformément la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.4.3.16 Puissance d’entrée au point interception (pour les produits d’intermodulation) (P i,n(IP) ) et puissance de sortie au point interception (pour les produits d’intermodulation) (P o,n(IP) ) La méthode de mesure présentée en 7.4.3.18 s’applique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la rốgle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.5 Méthodes de vérification 8.5.1 La méthode de vérification présentée en 7.5.1 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.5.2 Tolérance de source non adaptée ( Ψ S ) La méthode de vérification présentée en 7.5.2 s’applique en remplaỗant les termes et les symboles conformộment la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 8.5.3 Robustesse de charge non adaptée ( Ψ R ) La mộthode de vộrification prộsentộe en 7.5.3 sapplique en remplaỗant les termes et les symboles conformément la règle de remplacement représentée dans les Tableaux 10 et 11 9.1 Réception et fiabilité – Exigences spécifiques Conditions pour les essais électriques Les circuits et les conditions d’essais, pour chaque catégorie de dispositifs, sont énumérés dans le Tableau 12 La spécification applicable indiquera le ou les essais effectuer 9.2 Critères de défaillance et caractéristiques définissant la défaillance pour les essais de réception Les caractéristiques définissant la défaillance, leurs critères de défaillance et leurs conditions de mesure, pour chaque catégorie de dispositifs, sont énumérés dans le Tableau 13 NOTE Il convient que les caractéristiques soient mesurées suivant l’ordre dans lequel elles figurent dans ce tableau, car les modifications des caractéristiques résultant de certains mécanismes de défaillance peuvent, en totalité ou en partie, être masquées par l’influence d’autres mesures 9.3 Critères de défaillance et caractéristiques définissant la défaillance pour les essais de fiabilité (A l’étude) 9.4 Procédure suivre dans le cas d’une erreur d’essai Lorsqu’un dispositif est devenu défectueux par suite d’une erreur d’essai (telle qu’une défaillance de l’appareillage de mesure ou d’essai, ou une erreur de l’opérateur), le défaut doit être noté sur le compte rendu d’essais avec une explication de la cause LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Tolérance de charge non adaptée ( Ψ L ) Polarisation en inverse haute température (voir 7.2.6 de la CEI 60747-1:2006) VCE V CB = V CBO max (NOTE 1) V CE = 0,7 V CEO max Température de fonctionnement la plus élevée t amb(max) ou tcase(max) selon spécifications (voir 7.2.4 de la CEI 607471:2006) RE (NOTE 2) (NOTE 2) RS RS RC Circuits d’essai IC VCB IE 10VEB R s = résistance limitant le courant RC ≈ RE ≥ R s = résistance limitant le courant Remarques Changer le circuit de manière appropriée pour les transistors NPN LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU NOTE NOTE Il convient que les conditions d’essai correspondent la région de fonctionnement sûr lorsqu’elles sont spécifiées La tension est diminuée pour être inférieure 0,7 V CEO max pour rester dans la région de fonctionnement sûr Transistors bipolaires Durée en fonctionnement Ptot max A l’étude Diodes Gunn Température de fonctionnement la plus élevée t amb(max) ou tcase(max) selon spécifications Température A l’étude V R = V R max Tension Diodes Impatt IC = Courant Conditions de fonctionnement A l’étude Polarisation en inverse haute température Essais Diodes mélangeuses Diode capacité variable pour accord Catégories de dispositifs Tableau 12 – Modes opératoires et circuits d’essai – 274 – 60747-4 © CEI:2007 Transistors effet de champ Types enrichissement Polarisation en inverse haute température Types appauvrissement Polarisation en inverse haute température Durée en fonctionnement Essais VDS I D < I DSS ID = Ptot max Courant V DS = 0,7 0,8 V DSS max (de préférence 0,8) V GS = V GS = 0,7 0,8 V GSO max (de préférence 0,8) V DS = De préférence, pour une meilleure régulation; VDS = valeur spécifiée (de préférence 0,8 VDS max.) VDD = VDS VGG = ajusté pour obtenir la valeur requise de ID Tension Température de fonctionnement la plus élevée t amb(max) ou tcase(max) selon spécifications Température de fonctionnement la plus élevée t amb(max) ou tcase(max) selon spécifications Voir 7.2.4 de la CEI 60747-1:2006 tamb ou tcase selon spécifications Température Conditions de fonctionnement – + – + VDD VDD + – + – VGG R R VGG RG G S D G G Circuits d’essai LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Catégories de dispositifs Tableau 12 (suite) S D S D RS ID VDS R = résistance limitant le courant R = résistance limitant le courant RS ≈ R G = 10 k Ω ou selon spécification Remarques 60747-4 © CEI:2007 – 275 – – 276 – 60747-4 © CEI:2007 Tableau 13 – Critères de défaillance et conditions de mesure Catégories de dispositifs Diodes capacité variable pour accord Caractéristique définissant le défaut Critères de défaillance (NOTE 1) IR >2 × USL V R le plus élevé spécifié pour I R VF >1,1 × USL I F le plus élevé spécifié pour V F Q or r s 2 × USL V R le plus faible spécifié pour Q Diodes mélangeuses A l’étude Diodes Impatt A l’étude A l’étude Diodes Gunn I CBO >2 × USL V CB le plus élevé spécifié pour I CBO h 21E ( h 21e (NOTE 2) ) 1,2 × USL Une valeur de I C pour laquelle une tolérance sur h 21E ( h 21e ) est spécifiée (limites haute et basse) V CEsat >1,2 × USL I C le plus grand spécifié pour V CEsat >USL + dB I C le plus petit spécifié pour F F (NOTE 3) V (BR)GS 10 × USL Une valeur de V GS pour laquelle une tolérance sur I GSS est spécifiée (limites haute et basse) V GSoff 1,2 × USL Une valeur de I D pour laquelle une tolérance sur V GSoff est spécifiée (limites haute et basse) I DSS 1,1 × USL A value of V DS pour laquelle une tolérance sur I D est spécifiée (limites haute et basse) NOTE USL = spécification de la limite haute LSL = spécification de la limite basse NOTE Seulement si aucune tolérance n’est spécifiée pour h 21E ou si h 21E n’est pas spécifié NOTE Quand cela s’applique _ LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU Transistors bipolaires Conditions de mesure LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU ELECTROTECHNICAL COMMISSION 3, rue de Varembé P.O Box 131 CH-1211 Geneva 20 Switzerland Tel: + 41 22 919 02 11 Fax: + 41 22 919 03 00 info@iec.ch www.iec.ch LICENSED TO MECON Limited - RANCHI/BANGALORE FOR INTERNAL USE AT THIS LOCATION ONLY, SUPPLIED BY BOOK SUPPLY BUREAU INTERNATIONAL