Устройство для измерений характеристик переключающего элемента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских,Соцналнстнческнк

Республик (6!) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено03.01.77 (21) 2440057/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано05.0; .79.Бюллетень М 5

Лата опубликования описания08,02,79

Гюсударстванны9 юатет

СССР иа делам изобрвтвннй н аткрмтий

A. B. Приходько, Ю.. С. Либерис; Л-И. П. Гальдикас, В. А. Варейкис и А. A. Чеснис (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской ССР (7! ) За я вите ль (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

ПЕ PE КЛ ЮЧА KXIIE ГО ЭЛ Е МЕ НТА

Изобретение относится к области электронной техники, в частности, к технике измерения характеристик полупроводниковых переключающих двухэлектродных приборов.

Известны устройства для измерения вольтамперных характеристик нелинейных элементов, в том числе и переключающих, которые содержат осциллограф, блок модуляции яркости луча осциллографа, измерительную цепь, представляющую собой последовательно соединенные испытуемый прибор и постоянный резистор, к которой подключен источник меняющегося со временем напряжения, например, треугольной формы, модулированного небольшим,ступенчатым сигналом $1) . Сигналы с исследуемого элемента и резистора подаются в разные каналы отклонения луча осциллографа.

Канал яркости осциллографа соединен с выходом блока модуляции яркости луча, на вход которого поступает сигнал синхронизации от упомянутого источника напряжения.

Недостаток этих устройств в том, что при исследовании вольтамперных ха« рактеристик элементов, чувствительных

5 к изменениям температуры, точность измерений зависит от интервала напряжений и токов, в котором они проводятся. При этом она сравнительно низка в области больших напряжений и токов.

10 Известны также устройства для измерения шумовой температуры двухполюсника, но эти устройства не предусмотрены для одновременного наблюдения за вольтамперной характеристикой (2)

Известны также и устройства для измерения электрических параметров полупроводниковых приборов в широком диапазоне температур (3)

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения характеристик (визуального наблю дения вольтамперных характеристик р - д перехода) переключающего эле3 64 мента, содержащее генератор прямоугол1 ных импульсов, блоки модуляции амплитуды импульсов, суммирования, задержки и модуляции яркости луча осциллографа, осциллограф с дифференциальным усилителем, включенным на вход горизонтального отклонения луча, ограничитель тока и резистор, включенный последовательно с испытуемым переходом f4).

Известное устройство обеспечивает хорошее качество наблюдаемь|х характеристик и получение возможности наблю дать характеристики релаксирующих — lj -переходов. Однако оно обеспечивает измерения только электрических ха-. рактористик переключающих приборов и не пригодно для измерения временных зависимостей температуры проводящего канала при одновременном наблюдении импульсной вольтамйерной характеристики.

Йля точного измерения температуры, как правило, необходимо обеспечить равенство температуры во всем объеме камеры устройства, что требует достаточно длительной вйдержки. А это непригодно для измерения характеристик переключающих приборов, состояние и, соответственно, характеристики которых при длительном воздействии электрическим напряжением меняются "со «временем.

Кель предлагаемого изобретения расширение функциональных возможностей устройства.

Она достигается тем, что в устройство введены второй осциллограф, два генератора импульсов напряжения, импульсный радиометр с индикатором, два диода, волновод, закороченный на конце, в котором помещен испытуемый элемент, и ."ецератор управляющих импульсов на пряжения, первый вьгход которого соединен cD входом генератора прямоугольных импульсов, а второй - непосредственно со входом первого генератора импульсов напряжения и входом синхронизации второго осциллографа, а через блок задержки он соединен со входом второго генератора, одновременно, к тем же выходам через диоды подключен блок модуляции яркости луча первого осциллографа, ко второму входу блока суммирования подключен выход первого генератора, а выход блока суммирования через ограничитель тока соединен с резис тором,", вход вертикального отклонения первого осциллографа соединен с аналогичным входом второго осциллографа,.

6277 а второй вход второго осциллографа подсоединен ко входу импульсного радиометра с индикатороМ, второй вход которого соединен с выходом волновода.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

5$

Оно состоит из генератора 1 управляющих импульсов напряжения, генераторов 2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения, блока 4 модуляции амплитуды импульсов, блока 5 суммирования, ограничителя 6 тока, постоянного резистора 7, испытуемого p — - n перехода

8, дифференциального усилителя 9, первого осциллографа 10, диодов;1 1 и 12, блока 13 модуляции яркости луча, импульсного радиометра 14, индикатора

15, блока 16 задержки, генератора 17 импульсов напряжения, второго осциллографа 1В, волновода. 19.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Управляющие сигналы, вырабатываемые генератором 1, попеременно запускают генераторы 2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения.

При помощи блока 4 формируется последовательность прямоугольныхимпульсов с монотонно от импульса к импульсу изменяющейся амплитудой. Эта последовательность импульсов используется для измерения импульсной "ольтамперной характеристики. При помощи блока 5 она складывается с последовательностью импульсов, поступающих от генератора 3.

Суммарное напряжение через ограничи-тель 6, который предназначен для ограничения тока при переключении исследуемого элемента в низкоомное состояние и тем самым предотвращения его выхода из строя, поступает на вход измерительной пепи, который состоит из сопротивления 7,и испытуемого p "A перехода 8, помещенного в волновод 19.

Одновременно с запуском генераторов

2 и 3 через диоды 11 и 12 запускается блок 13 модуляции яркости луча осциллографа, который вырабатывает импульсы найряжения, сдвинутые по отношению начала формирования импульсов на выходах указанных генераторов. Величина этого сдвигавыбирается несколько большей продолжительности переходных процессов в измерительной цепи.

При этом сумма сдвига и длительности .импульса, вырабатываекюго блоком 13, не превышает длительности любого из импульсов, поступающих на вход измери1

646277 тельной цепи. При поступлении импульса от блока 13 на вход Z осциллографа 10 на экране последнего, появляется светящаяся точка. Ее координаты пропорциональны напряжению на исследуемом эле- 5 менте и току через него.

Радиометр 14 измеряет шумовую температуру, которая отсчитывается по показаниям индикатора 15, только в короткий интервал времени, когда на его вход 10 управления поступает импульс от генератора 17. Запуск последнего происходит сигналом от блока 16 регулируемой задержки, запускаемого в свою очередь синхронно с генератором 3, Длительность импульса на выходе генератора

17 намного меньше, а его максимальная задержка не превышает длительности импульса, вырабатываемого генератором

3. 20

Таким образом температура исследуемого элемента измеряется только в том случае, когда на него пвстунает смещающий импульс от генератора 3.

Форма этого импульса наблюдается на экране осциллографа 18, запускаемого синхронно с его подачей на исследуемый элемент. Момент измерения темпера; туры устанавливается соответствующей регулировкой блока 16 и контролирует 0 ся на экране осциллографа 18 по сдвигу начала формирования сигналов, поступающих от измерительной цепи и генератора 17.

Задержка между сигналами на выхо- Ы дах генератора 1 и частота их следования подобрана таким обржом, что запуск каждого из генераторов 2 и 3 происходит не раньше, чем напряжение на . выходе другого уменьшается до нуля. 4О

Следовательно, импульсы напряжения, используемые для смещения при измерениях температуры, появляются на входе измерительной цепи в промежутках между импульсами, предназначенными для 4> измерения вольт-амперной характерис. тики. Таким образом, на экране осциллографа 10 в виде последовательности яркостных меток наблюдается импульс ная вольтамперная характеристика исследуемого переключателя, на фоне которой более высокой яркостью выделяется точка, соответствующая напряжению и току смещения при температурных измерениях.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность провести принципиально новые исследования, т.е. исследования изменения со временем температуры проводящего канала при моностабильном переклкчении полупроводниковых переключающих элементов. Такие исследования могут дать непосредственную информацию о физической природе явления переключения и о температурном режиме работы элемента, что особенно важно при усо;вершенствовании известных и разработке новых полупроводниковых переключателей.

Одновременное наблюдение вольтампериой характеристики при указанных температурных измерениях дает возможность конт-. ролировать деградацию исследуемых элементов, в частности, изменения их электрических параметров, происходящих при воздействии смещающего напряжения, что обеспечивает высокую надежность цолученных результатов..

Формула изобретения

Устройство для измерения характеристик переключающего элемента, содержащее генератор црямоугольиых импульсов, блоки модуляции амплитуды импуль сов, суммирования, задержки и модуляции яркости луча осциллографа, осциллограф с дифференциальным усилителем, включенным на вход горизонтального отклонения луча, ограничитель тока и резистор, включенный пбследовательно с испытуемым р - и - переходом, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены второй осциллограф, два генератора импульсов напряжения импульсный радиометр с ин дикатором, два диоде, волновод, закорьченный на конце, в котором помещен испытуемый элемент, и генератор управляющих импульсов напряжения, первый выход которого соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, а второй — непосредственно со входом первого генератора импульсов напряжения и синхронизации второго осциллографа, а через блок задержки он соединен со входом второго генератора, одновременно, к тем же выходам через диоды подключен блок модуляции яркости луча первого осциллографа, ко второму входу блока суммирования подключен выход первого генератора, а выход блока суммирования через ограничитель тока соединен с резистором, вход вертикального отклонения первого осциллографа соедийен с аналогичным входом. второго осциллографа, а

646277

Составитель А. Пурцхванидзе

Редактор Б. Павлов Техред 3. Фанта Корректор Л. Небола

Заказ 106/36 Тираж 696 П одписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 второй вход второго осциллографа подсоединен к выходу второго генератора импульсов и ко входу импульсного радиометра с индикатором, второй вход которого соединен с выходом волновода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. -Патент ClllA М 3264563, кл. 324-158, 1963.

2. Ван-дер-Зил A. Флуктуации в радиотехнике и физике, N., Тосэнергоиздат", 1958.

3. Федотов Я. А., Аронов В. Л.

Испытание и исследование полупроводниковых приборов, M., "Высшая школа", 1975,, с. 232.

4. Авторское свидетельство СССР

No. 280679, кл. б 01 Я 36/26, 1968.