Устройство для измерения параметров полупроводниковых диодов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ, содержащее высокочастотный генератор , подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и развязывающую цепь первым ее выходом к одному из выводов опорного резистора , другой вывод которого присоединен к общей шине, а вторым ее выходом к одной из шин для подключения испытуемого прибора, другая шина которого :;акже присоединена к общей шине, источник смещения, соединенный выходом с вторьви выходом развязывающей цепи, усилитель высокой частоты и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены фазометр, вычислительный бЛок и усилитель обратной связи , аттенюаторснабжен управляющим входом, а развязывающая цепь выполнена в ,виде высокочастотного трансформатора , причем ее входом является первичнад обмотка трансформатора, а выходами - выводы вторичной обмот (Л ки, управляющий вход аттенюатора соединен через усилитель .обратной связи с измерительным входом фазометра и с вторым выходом развязывающей цепи, к первому выходу которой подключены вход усилителя высокой частоты и опорный вход фазометра , соединенных выходами через вычислительный блок с входом индикатора . да i to 4ib 4;:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

П9) . (Н) ЗСЮ G 01 R 31/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aetopcHOMY СВИДЕтОЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ (21) 3401108/18-21 (22) 03.03.82 (46) 30.12.83. Бюл. В 48 (72) М,М. Телемтаев, В.Н. Терехин, К.Г. Тер-Погосов и В.Д. Колмогоров (71) Алма-Атинское проектно-конструкторское бюро автоматизированных систем управления (53) 621,382.2(088.8): (56) l. Полупроводнивовые диоды., Параметры, методы измерений. Под ред. Н.Н. Горюнова и др. М., Советское радио, 1968, с. 233.

2. Благовещенский В.С. Измерение параметров диодов СВЧ диапазона низкочастотно-фаэовым методом. Иэв. высш, учеб. заведений, Приборостроение, т. 16, 1973, 9 9, с. 91-94 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ содержащее высокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор н развязывающую цепь первым ее выходом к одному из выводов опорного резистора, другой вывод .которого присоединен к общей шине, а вторым ее выходом к одной иэ шин для подключения испытуемого прибора, другая шина которого также присоединена к общей шине, источник смещения, соединенный выходом с вторым выходом развязывающей цепи, усилитель высокой частоты и индикатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены фазометр, вычислительный бпок и усилитель обратной связи, аттенюатор снабжен управляющим входом, а развязывающая цепь выполнена в,виде высокочастотного трансформатора, причем ее входом является первичная обмотка трансформатора, Я а выходами - выводы вторичной обмотки, управляющий вход аттенюатора соединен через усилитель, обратной связи с измерительным входом фазометра и с вторьм выходом развязывающей цепи, к первому выходу кото- Я рой подключены вход усилителя высокой частоты и опорный вход фаэометра, соединенных выходами через вычислительный блок с входом индикатора.

1064244

Изобретение относится к измери-. тельной технике и может быть .использовано для контроля параметров диодов ВЧ и СВЧ диапазона.

Известно устройство для измерения параметров полупроводниковых диодов, позволяющее измерять емкости диодов, содержащее высокочастотный генератор, выход которого через шины для подключения испытуемого диода соединен с измерительным резистором, к которому подключены выход источника смещения и вход усилителя высокой частоты, нагруженного на измерительный прибор (1 .

Недостатками ухазанного устройства являются невысокая точность из— мерений и ограниченные функциональные воэможности.

Наиболее близким техническим-решением к предлагаемому является устройство для измерения параметров полупроводниковых диодов, содержащее высокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и раэвяэывающую цепь к опорному резистору и к шине для подключения нспытуемого прибора, с которой соединен выход источника смещения, усилитель высокой частоты и индикатор. Кроме того, устройство содержит генератор низкой частоты, переключатель, коммутатор, синхронный детектор и усилитель низкой частоты (2) .

Кроме диффузионной емкости диодов известное устройство позволяет измерять их дифференциальное сопротивление, однако оно не позволяет автоматизировать процесс измерений и характеризуется невысокой точностью измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров полупроводниковых диодов, содержащее высокочастотный генератор, подключенный через последовательно соединенные аттенюатор и развязывающую цепь первым ее выходом к одному иэ выводов опорного реэистоpà, другой вывод которого присоединен к общей шине, а вторым ее выходом к одной иэ шин для подключения испытуемого прибора, другая шина которого также присоединена к общей шине, источник мещения, соединенный выходом с вторым выходом развязывающей цепи, усилитель высокой частоты и индикатор, введены фаэометр, вычислительный блок и усилитель обратной связи, аттенюатор снабжен управляющим входом, а раэвяэывающая цепь выполнена в виде высокочастотного трансформатора, причем ее входом является первичная обмотка трансформатора, а выходами — выводы вторич-, ной обмотки, управляющий вход атте-. нюатора соединен через усилитель обратной связи с измерительным входом фазометра и с вторым выходом развязывающей. цепи, к первому выходу которой подключены вход усилителя высокой частоты и опорный вход фазо( метра, соединенных выходами через вычислительный блок с входом индикатора.

10 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1, аттенюатор 2, развязывающую цепь, выполненную в виде

15 1высокочастотного трансформатора 3, опорный резистор 4„ шины для подклю-. чения исследуемого (испытуемого) ди; ода 5, усилитель б обратной связи, усилитель 7 высокой частоты, фазо о метр 8, вычислительный блок 9, инди катар 10 и источник 11 смещения.

Выход высокочастотного генератора

1 через аттенюатор 2 соединен с sxoдом развязывающей цепи, в качестве

25 которого использована первичная обмотка трансформатора 3.

Первый и второй, выводы вторичной обмотки высокочастотного трансформатора 3, являющиеся выходами развязывающей цепи, подключены соответствеиЗО но к.опорному резистору 4 и .к одной иэ шин для подключения испытуемого диода 5, другая шина которого и второй вывод опорного резистора 4 соединены с общей шиной, Усилитель б обратной связи своим входом соединен с шиной для подключения испытуемого диода 5, а выходом - с управляющим входом аттенюатора 2. Вход усилителя 7 высокой частоты соеди40 нен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора 3 и с опорным входом фазометра 8, измерительный вход которого соедйнен с шиной для подключения диода 5. Выходы усилите45 ля 7 и фаэометра 8 через вычислительный блок 9 присоедииены к входу индикатора. 10. Выход источника 11 смещения соединен с шиной для подключения испытуемого диода 5.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал, генератора 1 поступает на сигнальный вход управляемого аттенюатора 2,.выходное напряжение которого зависит от на55 пряжения íà его управляющем входе.

С выхода аттенюатора 2 ослабленный в несколько раэ сигнал поступает на первичную обмотку высокочастотно го трансформатора 3..

С вторичной обмотки высокочастотного трансформатора 3 измерительный сигнал поступайт на опорный резистор 4 и исследуемый полупроводниковый диод 5, при этом сигнал с диода 5 подается на вход усилителя б

106424 4 обратной связи, с выхода которого он поступает на управляющий вход аттенюатора 2.

Таким образом, создается замкнутая цепь отрицательной обратной связи по напряжению на исследуемом полупроводниковом диоде 5, в результате чего напряжение сигнала на нем остается постоянным независимо от параметров диода,т.е.от его дифференциального сопротивления и барьерной емкости. Стабилизация напряжения сигнала на исследуемом полупроводниковом диоде способствует повышению точности измерения. его параметров, так как исключает влияние на иих изменений величины напряжения измерительного сигнала, например, при ис. следовании свойств узкоэонных р- переходов и полупроводниковых приборов, созданных на их основе.

Помимо этого, на опорном резис-, торе 4, величина сопротивления которого находится в промежутке между возможными максимальным и минимальным значениями дифференциального сопротивления исследуемого диода 5,. напряжение определяется по формуле где Y - модуль полной проводимости исследуемого диода на частоте измерительного сигнала ф.

"e " величина сопротивления опор« . ного резистора

Ug - напряжение на исследуемом диоде;

Оря = напряжение на опорном резисторе.

Из формулы следует, что напряжение на опорном резисторе 4 прямо пропорционально величине проводимости исследуемого диода 5 (образца) на . частоте измерительного сигнала, которая может быть легко вычислена, поскольку остальные параметры — известные постоянные величины. Вычисление осуществляется автоматически с помощью вычислительного блока 9.

Фаэометром 8, соединенным своим

° измерительным входом с шиной для

10 подключения исследуемого полупроводникового диода 5, а опорным входом к опорному резистору 4, измеряют угол сдвига фаз напряжения измерительного сигнала,на полупроводнико15 вом диоде и на опорном резисторе 4, т.е. фактически угол сдвига фаэ между напряжением на исследуемом полупроводниковом диоде 5 и током, протекающим через него. Результаты

20 измерений также поступают в вычислительный блок 9, который по ним вычисляет такие параметры, как барьерная емкость и первая производная барьерной емкости по напряжению при

25 проведении измерений при разных значениях напряжения смещения, задаваемых источником ll смещения.

Индикатор 10 служит для индикации измеренных значений и результатов вычислений в цифровой форме, что также облегчает работу оператора и исключает неоднозначность считывания показаний.

Поддержание высокочастотного на-. пряжения на испытуемом приборе постоянным по амплитуде позволяет по. высить точность измерений, а введение фаэометра и вычислительного блока дает воэможность одновременно .измерять величину полной проводимос40 ти диодов и их дифференциальные параметры при полной автоматизации процесса, 1064244 (Составитель Ю. Брызг алов

Редактор A. Огар Техред М. Тепер Корректор О. Тигор

Заказ 10527/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ 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