Стабилитроны полупроводниковые. Методы измерения спектральной плотности шума

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

СТАБИЛИТРОНЫ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ШУМА

ГОСТ 18986.23—80

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва
УДК 621.382.072.2 : 621.391.822.08 : 006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СТАБИЛИТРОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

Методы измерения спектральной плотности шума
Zener diodes. Methods for measuring
spectral noise density
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1980 г. № 5804 срок действия установлен
с 01.01 1982 г.
до 01.01 1987 г.
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на полупроводниковые стабилитроны и устанавливает два метода измерения спектраль­ной плотности шума 5ш.ст^
метод 1 применяют при измерении спектральной плотности шума стабилитронов с установленной полосой частот измерения в диапазоне 5 Гц—30 МГц;
метод 2 применяют при измерении спектральной плотности шума прецизионных стабилитронов с установленной полосой час­тот измерения в диапазоне 0,01—5 Гц.
Общие требования при измерениях должны соответствовать ГОСТ 18986.0—74 и требованиям, изложенным в соответствующих разделах настоящего стандарта.

1. МЕТОД 1

1.1. Принцип и условия измерения
1.1.1. Спектральную плотность шума определяют по результа­там измерения среднего квадратического значения напряжения шума стабилитрона в установленной полосе частот.
1.1.2. Измерения производят на одной частоте при выполнении условия полосности фильтра
/-/н<0,5//в./н, (1)
где fB — верхняя граничная частота полосы пропускания вольт* метра PV1 на уровне 0,7, Гц;
f„ — нижняя граничная частота полосы пропускания вольт* метра PV1 на уровне 0,7, Гц.
Если не выполняется условие 1, то измерение производят в по* лосе частот.
1.1.3. Условие измерения (температура) и электрический ре* жим измерения (ток стабилизации и полоса частот) должны соот* ветствовать установленным в стандартах или технических уело* виях на стабилитроны конкретных типов.
1.2. Аппаратура
1.2.1. Для измерения следует применять установку, электрич^* ская структурная схема которой приведена на черт. 1.

Q1— генератор постоянного тока; VD1—из­
меряемый стабилитрон; PV1—вольтметр среднего квадратического значения
Черт. 1

Электрические параметры квадратичных вольтметров приве* дены в справочном приложении 3.
1.2.2. Генератор постоянного тока G1 должен обеспечивать установление тока с погрешностью в пределах ±5%.
1.2.3. Реактивная составляющая полного входного сопротивле-. ния измерительной установки может быть компенсирована резо­нансным контуром.
1.2.4. Спектральная плотность напряжения собственных шумов и электромагнитных помех измерительной установки не должна превышать значения измеряемой спектральной плотности шумд стабилитрона.
1.2.5. Для измерения собственных шумов установки стабилщ трон заменяют цепью, состоящей из параллельно включенных ре-^ зистора R и конденсатора С.
Сопротивление резистора R должно соответствовать соотноше­нию
/?=гст(1±0,2),
где Гст — дифференциальное сопротивление стабилитрона в режи­ме измерения спектральной плотности шума, установ­ленное в стандартах или технических условиях на ста­билитроны конкретных типов, Ом,
Емкость конденсатора С должна соответствовать условию
С=Сст(1±0,2),
где Сет — полная емкость стабилитрона, установленная в стан­дартах или технических условиях на стабилитроны кон­кретных типов, Ф.
Конденсатор С не устанавливают при выполнении условия где f — частота измерения, Гц (f=fB при измерении в полосе час­
тот) .
1.2.6. Спад амплитудно-частотной характеристики вольтметра среднего квадратического значения PV1 должен быть не менее 12 дБ/окт.
1.3. Подготовка и проведение измерений
1.3.1. Измеряемый стабилитрон заменяют цепью, состоящей из параллельно включенных резистора R и конденсатора С, пара­метры которых приведены в п. 1.2.5.
1.3.2. Генератором постоянного тока устанавливают ток, рав­ный номинальному току стабилизации.
1.3.3. Измеряют напряжение собственных шумов и электромаг­нитных помех измерительной установки U\ по истечении времени 4 т, где т — постоянная времени вольтметра среднего квадрати­ческого значения.
1.3.4. Цепь, состоящую из резистора R и конденсатора С, за­меняют стабилитроном.
1.3.5. 'Стабилитрон выдерживают в течение времени, указанно­го в стандартах или технических условиях на стабилитроны кон­кретных типов, но не менее чем 4 т.
1.3.6. Измеряют напряжение шумов стабилитрона П2.
1.4. Обработка результатов
1.4.1. Спектральную плотность напряжения шумов стабилитро­на S1U.CT определяют ПО формуле
а при выполнении условия
(6)
по формуле
$ш. СТ= —^=, (7)
А/ш
где Д/ш— ширина эффективной полосы шума измерительной ус- . тановки, Гц;
при выполнении условия
U2>3Ut. (8)
Метод определения Д^ш приведен в рекомендуемом приложе­нии 1.
. 1.5. Показатели точности измерения
6.5.1. Общая погрешность измерения спектральной плотности шума должна находиться в пределах ±20% с доверительной ве­роятностью Р = 0,95.
6.5.2. Общую погрешность измерения спектральной плотности •шума определяют по формуле
8 = (9)
■где di — погрешность, учитывающая погрешность измерения вольт­метра среднего квадратического значения, %.
При определении спектральной плотности шума по форму­ле (5)
81=8ри1/' 1+-2— > 0°)
1 У 52ш. ст+ У?/Д/ш’ *
где бруі — погрешность измерения вольтметра среднего квадра­тического значения PV1, %.
При определении спектральной плотности шума по форму­ле (7)
8j=8pvi; (И)
б2 — погрешность определения ширины эффективной полосы шума измерительной установки, %, определяется по ме­тодике, изложенной в рекомендуемом приложении 1;
бз — погрешность, учитывающая длительность времени изме­рения, %.
-При выполнении условия (6)
83= 100 • lA + (12)
/2Душ.т ' 5^ст+^/Д/ш
При выполнении условия (8)
100
/2Д/ШТ
— погрешность неточности задания тока стабилизации, %.
Для стабилитронов конкретного типа погрешность определяют с использованием зависимости 5пі.ст=<5ш.ст (/ст). которая должна- указываться в стандартах или технических условиях на стабили­троны конкретных типов, при отсутствии этой зависимости неточ­ность задания тока должна быть в пределах ± 1 % /ст;
6s — погрешность влияния входного сопротивления измеритель­ной установки, %, определяемая по формулам:
при выполнении условия

35 Ді 100, (15>
Г стЧ-^ уст
где Густ — входное сопротивление измерительной установки, Ом; Сует — входная емкость измерительной установки, Ф.
если условие (14) не выполняется, то g Сіуст' Гст2^/- 100 (16)*
1 -|-4я2/2С’^уст/' СТ
/■> ГСТ Сет . /І'ТЇ
Іуст ^уст » V '
Густ
f — частота измерения, Гц (f = fB при измерении в полосе частот);
дб — погрешность влияния собственных шумов и электромаг­нитных наводок измерительной установки, %.
При определении спектральной плотности шума по формуле (5) 86=0; (18)
при определении спектральной плотности шума по формуле (7)
Se=l00('1/]$4^L^1Y (19)
X * ст /
67 — погрешность, учитывающая коэффициент амплитуды вольт­метра КА, %.
Значение погрешности й7 приведено на черт. 2.

Черт. 2

2. МЕТОД 2

2.1. Принцип и условия измерения
2.1.1. Спектральную плотность шума определяют по результа­там измерения мгновенных значений напряжения шума в уста­новленной полосе частот и вычисления среднего квадратического значения.
2.1.2. Условия и режим измерения — по п. 1.1.3.
2.2. Аппаратура
2.2.1. Измерение следует проводить на установке, электричес­кая структурная схема которой приведена на черт. 3.

G1 —генератор постоянного тока; VD1—измеряемый стабилитрон; Е1—термостат; PV1— измеритель напря­жения; £2—регистрирующее устройство
Черт. 3

2.2.2. Генератор постоянного тока G1 должен обеспечивать ток с погрешностью в пределах ± 1 %.
2.2.3. Полоса пропускания вольтметра PV1 на уровне 0,7 дол­жна находиться в диапазоне частот измерения от fH до fB (fH и fB указывают в стандартах или технических условиях на стабили­троны конкретных типов).
2.2.4. Спад амплитудно-частотной характеристики вольтметра за пределами полосы пропускания должен быть не менее 12 дБ/окт.
2.2.5. Интервалы времени между двумя последовательными из­мерениями мгновенных значений должны быть не более 1/6 /в.
2.2.6. Термостат должен обеспечивать поддержание темпера­туры с погрешностью в пределах ±0,2°С.
2.3. Подготовка и проведение измерения
2.3.1. Генератором постоянного тока G1 устанавливают ток стабилизации /Ст-
2.3.2. Стабилитрон выдерживают под током в термостатируе­мом объеме в течение времени, указанного в стандартах или тех­нических условиях на стабилитроны конкретных типов.
2.3.3. Измерителем напряжения PV1 измеряют напряжение шума стабилитрона Uc
при измерении на частоте — в течение времени, равного или более 4 т;
при измерении в полосе частот — в течение времени t.
Метод определения времени t приведен в обязательном при­ложении 2.
2.4. Обработка результатов
Спектральную плотность шума 5Ш.СТ вычисляют по формуле

где Uj — мгновенное значение напряжения стабилизации (при измерении вольтметром постоянного тока);
т — число измерений в серии.
2.4.1. Размах напряжения шума определяют по формуле
Um. CT=£7roax Г\піп, (21)
где t/max — максимальное значение напряжения стабилизации за
’ время измерения в указанном диапазоне частот, В;
Г/min — минимальное значение напряжения стабилизации за время измерения в указанном диапазоне частот, В.
2.5. Показатели точности измерения
2.5.1. Общая погрешность измерения спектральной плотности шума в инфранизкочастотной области должна находиться в пре­делах ±30% с доверительной вероятностью Р = 0,95.
2.5.2. Общую погрешность измерения спектральной плотности напряжения шума в инфранизкочастотной области определяют па формуле
8 = ~\f 8]+8гН—— 8з-|- &4 —|—В5 —86 В7, (22)
Г 4
где di — погрешность измерения вольтметра PV1, %;
бг — погрешность изменения температуры в термостатируемом объеме, вычисляемая в процентах по формуле
S t7CT-geT /лок
где А@ — погрешность поддержания температуры в термостати­руемом объеме Е1, °С;
UCt — номинальное значение напряжения стабилизации изме­ряемого стабилитрона, В;
аст — значение температурного коэффициента напряжения стабилизации, указанное в стандартах или те