Устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых переключателей с s-образной вольт- амперной характеристикой

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и 987541

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заивлено 09 ° 12.80 (21:) 3214350/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.01. 83. Бюллетень М 1 (53)М. Кл.

G 01 R 31/26

Гееудлрстееклые кемлтет

СССР (53) УДК бг1 382, .2 (088. 8) аа делам кзабретемкй и етерытий

Дата опубликования,описания 07.01.83

А. И. Сакалаускас, А. А. Алексеюн с, 9,;М.:,Бонддренк и С. И. Гечяуркас rt е г .

1" j ......,....,.......,... ......, .) физи ки полупроводни ков АН Литовской ССР (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АИОРфНЫХ

И СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОРОГОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ

С S-ОБРАЗНОЙ ВОЛЬТ"AHllEPHOA ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Изобретение относится к измерительной техникеи предназначено для измерений и контроля параметров двухполюсников с S-образной вольт-амперной характеристикой, в частности для испытаний пороговых переключателей, выполненных на основе аморфных и стеклообразных полупроводников, окислов переходных металлов и др, Известно устройство для измерения параметров полупроводниковых приборов с S oáðàçíoé вольт-ампврной характеристикой, которое содержит релаксационный генератор, состоящий из испытуемого переключателя с подключенной i5 параллельно ему емкостью, которые соединены через резистор с источником питания, амплитудные вольтметры с закрытым и открытым входами и вольтметр, изменяющий разницу показаний ранее го упомянутых вольтметров 1.1 1.

Основным недостатком этого устрой. ства является то, что в нем испытуе- мый пороговый переключатель, являющийся частью релаксационного генератора, подключен параллельно конденсатору, разрядный ток которого при переходе испытуемого переключателя в проводящее состояние достигает больших значений. Так как пороговые переключатели, выполненные на основе аморфных и стеклообразных полупроводников, особо чу вст вител ьные к пере грузкам, то такое устройство для их и спытаний практически не при менимо.

Кроме того, в устройстве не предусмотрены измерения напряжения включения 0 х и напряжения поддержки Опоив завйсимости от числа переключенйй, Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых ,переключателей с S-образной вольтамперной характеристикой, которое

987541

35

55 содержит генератор пилообразного напряжения, измерительную цепь из балластногo резистора и испытуемого порогового переключателя, повторитель напряжения, дифференцирующую цепочку, схему управления ключа, ключ, два пиковых вольтметра и счетчик импульсов, причем в устройстве .:.генератор пилообразного напряжения через баластный резистор подключен к пороговому переключателю и входу повторителя напряжения, выход которого подключен к пиковому вольтметру, входу ключа и через дифференцирующую цепочку, к входу схемы управле. ния ключа, а выход ключа соединен с входами второго пикового вольтметра и счетчика импульсов напряжения 7.21.

Недостатком такого устройства является то, что оно предназначено для определения параметров пороговых переключателей, характеризующих только их переход из высокоомного состояния в .низкоомное. Такими параметрами являются напряжение включения (О „), напряжение поддержки (Ц„ а также их зависимости от числа переключений. Параметры, характеризующие обратный переход порогового переключателя из низкоомного состояния в высокоомное, а также зависимости их от числа переключений, определить этим устройством невозможно.

Такими параметрами являются напряжение от пу с кани я N т») и пороговое. напряжение возврата Д ).

Кроме того, дли тел ьйост ь воздейст вия возрастающей вет ви пилообразного напряжения в устройстве не ограничивается, когда испытуемый поро.говый переключатель переходит в низкоомное состояние. В виду того, что пороговые переключатели, выполненные из аморфных и сте клообразных полупроводников, обладающих структурным фазовым переходом и др., особо чувствительны к токовым перегрузкам в ни з коомн ом состоя нии, длительное воздействие их в этом состоянии токовыми перегрузками приводит к значительному разогреву пороговых переключателей,и, в последствии этого, де гр адац ии пар амет ров и спытуемых пороговых пере ключ ат елей вы зы вают ся не только за счет физических процессов, лежащих в основе явления переключения, но и, в значительной мере, за счет электрического режима, используемого при измерении.

Целью изобретения является расши-, рение функциональных возможностей и повышение достоверности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых переключателей с S-образной вольт-амперной характеристикой, содержащее генератор напряжения, выход которого через резистор соединен с клеммой дпя подключения испытуемого объекта и входом повторителя напряжения, выход которого соединен с входом первого пикового вольтметра, входом ключа и через последовательно включенные дифференцирующую цепочку и блок управления с управляющим входом ключа, соединенного с входом счетчика импульсов и входом второго пикового вольтметра, введены два ключа и два пиковых вольтметра, причем выход генератора напряжения соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого подключен к входу генератора напряжения, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, входы которых подключены к выходу повторителя напряжений, а выходы — соответственно к входам третьего и четвертого пиковых вольтметров, в качестве генера. тора напряжения используется генератор импульсов треугольного напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — вольтамперная характеристика порогового переключателя, на фи г . 3 — э пюры и мпульсов напряжения на выходах отдельных блоков устройства; на фиг. 4структурная схема блока управления.

Устройство содержит генератор 1 импульсов треугольного напряжения, балластный резистор 2, испытуемый пороговый пере ключ ател ь 3, пав торитель 4 напряжения, блок 5 управления, дифферекцирующую цепочку 6, пиковый вол ьтметр j напряжения включения, три ключа 8-10, счетчик 11 импульсов, пиковый вольтметр 12 напряжения возврата, пиковый вольтметр 13 напряжения поддержки, пиковый вольтметр 14 напряжения отпускания, клеммы 1g и 16 для подключения испытуемого порогового переключателя 3.

5 9875

Блок 5 управления содержит импульсный селектор 17, триггер 18 интервала, блок 19 запоминания и воспроизведения временного и нтер вала, однови браторы 20-22. 5

Блок 5 управления функционирует следующим образом.

Импульсный селектор 17 сортирует входные импульсы по полярности и огра» ничивает до уровня логической "1".Триr10

rep 18 интервала вырабатывает импульс, длительность которого равна временному промежутку от первого отрицательного импульса до первого положительного импул ьса. Блок 19 запоминает сформиро45 ванный триггером 18 интервала временной интервал и воспроизводит его. Одновибраторы 20-22 вырабатывают импульсы для открывания ключей 8-10 Блок 19 синхронизируется импульсами, поступа- 20 ющими с генератора 1 треугольного напряжения.

Принцип работы предлагаемого измерителя основан на определении пиковыми

,вольтметрами амплитуды напряжения . 25 (фиг. 2 J на испытуемом пороговом пере ключателе непосредст венно перед

"и после перехода порогового переключателя с высокоомного состояния в низкоомное ("И „0 и наоборот Зо с низкоомного в высокоомное (U

,) ° для осуществления измерений на испытуемый пороговый переключатель 3 подаются через балластный резистор 2импульсы треугольного напряжения, вершины которых соответствуют по вре" мени моменту перехода испытуемого порогового переключателя с высоко- омного состояния в низкоомное.

Измеритель параметров функционирует следующим образом.

Нарастающее напряжение подается с генератора 1 импульсов треугольного напряжения на блок 5 управления (эпюр 1) для синхронизации последнего, а также через резистор 2 - на испытуемый пороговый переключатель 3 (эпюр 2) . При достижении напряжения

50 на испытуемом пороговом переключателе 3, равного напряжению включения (эпюр 2, момент времени t ) последний переходит с высокоомного состояния в низкоомное, напряжение на нем скачкообразно падает, уменьшается с

U>> po U„0>. На испытуемом порого« вом переключателе 3 появляется. импульс сложной формы (эпюр 2), кото41 6 р ый передается через повторитель 4 напряжения на входы ключей 8-10, дифференцирующей цепочки 6 и пикового вольтметра 7. Так как напряжение включения, т.е. напряжение на пороговом переключателе, непосредственно перед самим переходом с высокоомного

s низкоомное состояние, явояется самым максимальным напряжением любого порогового переключателя, то пиковый вольтметр 7 будет регистрировать напряжение включения. На выходе дифференцирующей цепочки 6 появится остроконечный импульс отрицательной полярности (эпюр 3, момент времени

t ), вследствии чего блок 5 управления вырабатывает синхронизирующий импульс (эпюр 4), предназначенный для генератора 1 треугольного напряжения, а также откроет подачей открывающего импульса (эпюр 5) на время с-t< ключ 9, на выходе которого появится часть импульса напряжения выхода повторителя 4 напряжения, имеющего амплитуду, равную Ьп0, и длительность - tq (эпюр b) . Пиковый вольтметр 13 зарегистрирует это напряжение. Генератор 1 импульсов треугольного напряжения сразу пос-, ле появления на его синхронизирующем входе импульса (эпюр 4),информирующего о переходе испытуемого порогового переключателя 3 в низкоомное состояние, прекратит рост выходного напряжения и начнет формировать падающую часть выходного импульса (эпюр 1, момент времени t- t<). Ток через испытуемый пороговыи переключатель 3 тоже начнет убывать. При достижении величины тока через пороговый переключатель 3 меньшего, чем,ток отпускания, он переходит с ни з коомного в вы сокоомное состоя— ние и напряжение на нем скачкообразно возрастает с U „до U (зпюр 2, момент времени t4 . На вйходе дифференцирующей цепомни а появится остроконечный импульс напряжения положительной полярности (эпюр 3, момент

t ) и поступит в блок 5. Последний в течение времени 2- t подает от кры г 4 вающий импульс на ключ 8 (эпюр 9), который откроется, и часть импульса с повторителя 4 (эпюр 10) поступит на пиковый вольтметр 12, измеряющий

Ь и на счетчик 11 импульсов, регйстрирующий число двойных пере ключе ний испытуемого порогового переключа теля 3.

98754

Процесс измерения напряжения отпускания Ц. осуществляется за два смежных импульса генератора l импульсов треугольного напряжения. Во время. первого импульса блок 5 запоминает время пребывания испытуемого порогового переключателя 3 в низкоомном состоянии (с, -Ф.,„) .

Во время следующего импульса, наряду с измерением О д, U U+,, 1Е числа переключений Nïåð происходит и измерение напряжения отпускания U „ следующим образом.

При переходе порогового переключателя 3 в низкоомное состояние (e момент „) начинается в блоке памя-I ти и управления 5 воспроизведение, т.е. отсчет запомненного временного промежутка (t4-g ) . Непосредст венно перед окончанием воспроизведения запомненного времени $t -t< ) блок 5 подает от кры вающий и мпул ьс на ключ

10 (эпюр 7, момент t), который откроется, и пиковый вольтметр 14 зарегистрирует амплитуду напряжения 25 отпускания (эпюр 8)

Устройство измеряет Ц ®„, 0„ 10

N .в каждом и мпул ьсе, а н апряже ние

Цтп в каждом втором импульсе.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет измерять большее число параметров испытуемого порогового переключателя, что приводит к расширению функциональных возможностей. зз

Применение ист очник а и мпул ь сов треугольной формы позволяет уменьшить деградацию параметров при испытаниях путем существенного облегчения электрического режима испытуеюх пороговых перекпючателей, что способствует повышению достоверности и з мере ни и пара метров ис пытуемого объекта.

1 8 формула изобретения

Устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых переключателей с S-образной вольтамперной характеристикой> содержащее генератор напряжения, выход которого через резистор соединен с клеммой для подключения ислытуемого объекта и входом повторителя напряжения, выход которого соединен с входом первого пикового вольтметра, входом ключа и через последовательно включенные дифференцирующую цепочку и блок управ ления с управляющим входом ключа, со,единенного с входом счетчика импульсов и входом второго пикового вольтметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных воэможностей и повышения достоверности измерений, в него введены два ключа и два пиковых вольтметра, причем выход генератора напря.жения соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого подключен к входу генератора напряжения, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, входы которых подключены к выходу повтори-! теля напряжения а выходы. - соответЭ ственно к входам третьего и четвертого пиковых вольтметров, в качестве генератора напряжения используется генератор импульсов треугольного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СГГР

hг 428314, кл. 6 01 и 31/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 648920, кл. G 01 и 31126, 1976.

987541

Заказ 10297/33 Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/>

Подпи сное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Гунько

Редактор Н. Чистякова Техред А.Ач Корректор H. Король