Способ измерения емкости

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i ц 645098 бова беввтских

Социалистических. Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.10.72 (21) 1839433/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (51) М. Кл. б 01R 27/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. К. Валацка, К.-P. К. Гарбаравичюс, Ч. В. Мачюлайтис и П. П. Мишкинис (71) Заявитель

Институт физики полупроводников АН Литовской ССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ

Изобретение относится к области электрических измерений, а именно к измерениям параметров элементов электрических цепей, и может быть использовано при создании измерительных приборов. 5

Известен способ измерения емкости, основанный на заряде и разряде конденсатора (11.

Известный способ измерения емкости с использованием источника тока для ее за- 10 ряда и измерением времени заряда при известной величине активного сопротивления до потенциала срабатывания электронного реле не обеспечивает высокой точности.

Главным источником погрешности является 15 неточность определения момента начала зарядки и особенно ее окончания из-за незначительной крутизны кривой нарастания напряжения на конденсаторе до потенциала срабатывания электронного реле. 20

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что при способе измерения емкости, основанном на заряде и разряде конденсатора, применяют прибор со скачкообразной Я-образной вольт-амперной характеристикой, содержащей петлю гистерезиса, например эпитаксиальный плоскостной диод на основе сильнолегированногогермания, увеличиваютток 30 до включения упомянутого прибора, затем

его уменьшают, фиксируют величину тока в момент выключения прибора и по ней судят о величине измеряемой емкости.

На чертеже представлены кривые, поясняющие способ, осуществляемый согласно изобретению.

Изображена обратная ветвь вольт-амперной характеристики эпитаксиального плоскостного диода на основе сильнолегированного германия, а также изменение характеристики при подключении указанного полупроводникового прибора параллельно конденсаторам различной емкости С. Приняты следующие обозначения: /вкл. /вкл — напряжение и ток Включения прибора; I»»> — ток выключения прибора; U«< — остаточное напряжение на элементах; 1 — ветвь вольт-амперной характеристики, характеризующая нарастание тока; 2 — ветвь, характеризующая включение прибора; 3 — участок обратного хода петли гистерезиса, т. е. уменьшение тока; 4, 5, 6 — участки вольт-амперной характеристики, соответствующие токам выключения прибора /BIIBH IBLIL, IBLII(JI и

1 2 з различным величинам емкости конденсатора, к которой подключен прибор, причем большей величине емкости соответствует

645098

3 больший ток выключения и наоборот. Ток выключения I„,„, соответствует емкости, "" 1 равной нулю (С =- О).

Процесс измерения емкости происходит 5 следующим образом.

При нарастании тока (ветвь 1) до значения I», конденсатор, к которому подключен полупроводниковый прибор, заряжается до напряжения включения U„;,, указан- 10 ного прибора. После включения полупроводникового прибора (ветвь 2) конденсатор через него разряжается и напряжение на обоих элементах становится равным остаточному напряжению U«<. В случае умень- 15 щения тока, т. е. по обратному ходу петли гистерезиса (ветвь 3), происходят выключение прибора и скачкообразное увеличение напряжения на нем.

Измеряя ток выключения при подключе- 20 нии укaçàííoãî полупроводникового прибора к измеряемой емкости и зная зависимость 1ы„., = j(C), можно определить значение этой емкости.

При измерении емкости согласно изобре- 25 тению измерению подлежит лишь ток выключения полупроводникового прибора, в связи с чем точность измерения предопределяется классом и разрешающей способностью прибора, измеряющего ток выклю- 30 чения, и может быть высокой. Погрешность, вносимая при фиксации тока включения, незначительна благодаря резкому скачку напряжсния (порядка десяти вольт), возникающему в момент выключения полупро- 35 водникового прибора.

Увеличение и уменьшение тока, т. е, управление источником тока, можно осуществить вручную или автоматически подачей импульсов с пологими передними и заднп- 40 ми фронтами. Как видно из вольт-амперпой характеристики, подаваемый импульс должен обеспечить включение полупроводникового прибора. Дальнейшее повышение тока через прибор (ветвь 7) на результат изме- 45 рения воздействия не оказывает. Следовательно, установив амплитуду импульса с достаточным запасом, обеспечивающую ток включения 1„;.„, можно существенно уменьшить требования к ее стабильности.

Диапазон емкостей, измеряемых предлагаемым способом, определяется величиной пстли гистерезиса по току. При использовании указанных диодов коэффициент перекрытия диапазона измеряемых емкостей превышает 10000, чго на 2 — 3 порядка больше, чем при измерении резонансными, мостовыми методами или методом, основанном на использовании зависимости тока (напряжения) в цепи, питаемой источником переменного или импульсного напряжения от включенной в нее емкости.

Предлагаемый способ позволяет расширить диапазон измеряемых емкостей при высокой точности измерения, а также дает возможность повысить степень автоматизации измерений и создать ряд компактных цифровых измерителей, так как получаемые во время включения и выключения полупроводникового S-элемента скачки напряжения могут быть использованы в качестве управляющих импульсов.

Формула изобретения

Способ измерения емкости, основанный на заряде и разряде конденсатора, отл ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, используют прибор со скачкообразной S-образной вольт-амперной характеристикой, содержащей петлю гистерезиса, например эпитаксиальный плоскостной диод на основе сильнолегированного германия, увеличивают ток до включения упомянутого прибора, затем уменьшают ток, фиксируют величину тока в момент выключения прибора и по ней судят о величине измеряемой емкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскос свидетельство СССР

М 112262, кл. G 01R 27/2б, 1952.

645098

Редактор И. Грузова

Заказ 2462!8 Изд. № 102 Тираж 705 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Н. Дьякова

Техред С. Антипенко

Корректоры: О. Тюрина, А. Николаева и Л. Корогод