Устройство для исследования вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее генератор напряжения, мост Уинстона, в плечи которого и измерительную диагональ включены резисторы, клеммы для подключения испытуемого прибора, включенные в одно из плеч моста и осциллограф, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором импульсов, модулятором, усилителем, двумя блоками выборки и хранения, при этом выходы генератора импульсов и генератора напряжений, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения, подключены соответственно к первому и второму входам модулятора, выход которого соединен с входом усилителя, подключенного двумя своими выходами к диагонали питания моста, один вывод измерительной диагонали моста заземлен, а второй подключен к неуправляющему входу первого блока выборки и хранения, i выход которого подключен к входу вертикального отклонения осциллографа, (О неуправляющий вход второго блока выборки и хранения соединен с вторым выходом усилителя, а выход второго блока выборки и хранения - с входом горизонтального отклонения осциллографа , а управляющие входы блоков выборки и хранения подключены к выходу генератора импульсов. со ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК, SU.„1095114 A

3(д) G 01 R 31/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 3478261/18-21 (22) 23.07.82 (46) 30.05.84. Бюл. Р 20 (72) M.À. Лякас и А.Н. Привитень (53) 621.382.2(088.8) (56) 1. Прибор для наблюдения характеристик транзисторов ПНХТ-1. Паспорт, техническое описание и инструкция по эксплуатации.

2. Аронов В.Л., Федотов Я.А. Испытание и исследование полупроводниковых приборов. M. "Высшая школа".

1975, с. 84-85. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

B0JIbTAMIIEPHbtX ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее генератор напряжения, мост Уинстона, в плечи которого и измерительную диагональ включены резисторы, клеммы для подключения испытуемого прибора, включенные в одно из плеч моста и осциллограф, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором импульсов, модулятором, усилителем, двумя блоками выборки и хранения, при этом выходы генератора импульсов и генератора напряжений, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения, подключены соответственно к первому и второму входам модулятора, выход которого соединен с входом усилителя, подключенного двумя своими выходами к диагонали питания моста, один вывод измерительной диагонали моста заземлен, а второй подключен к неуправляющему входу первого блока выборки и хранения, выход которого подключен к входу вер- ® тикального отклонения осциллографа, неуправляющий вход второго блока выборки и хранения соединен с вторым уев выходом усилителя, а выход второго блока выборки и хранения — с входом

Вй горизонтального отклонения осциллографа, а управляющие входы блоков выборки и хранения подключены к выходу генератора импульсов. Ю

10951

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к технике измерения параметров полупроводниковых приборов.

Известен характериограф ПНХТ-1, предназначенный для исследования статических характеристик полупроводниковьгх приборов, содержащий генератор .ступенчатого сигнала, источник питания коллектора, усилители Х и 10

У и электронно-лучевой индикатор 51J.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет исследовать характеристики высокочастотных р-п-переходов, имеющих ограниченный диапазон предельно допустимых электрических режимов эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой- 2п ство, содержащее мост Уинстона, клеммы для подключения исследуемого прибора, включенные в одно из плеч моста, токосъемный резистор, включенный в измерительную диагональ, генератор 25 переменного напряжения, подключенный к диагонали питания моста и осциллограф, вход вертикального отклонения которого подключен к измерительной диагонали моста, а вход горизонтального отклонения — к общей точке его диагонали питания и подключения прибора (2 3.

Недостатком указанного устройства является то, что при воздействии переменного напряжения, представляющего собой регулируемое по амплитуде синусоидальное либо пульсирующее напряжение, обычно с частотой 50 или 100 Гц соответственно, на исследуемый прибор 4О в последнем выделяется мощность, пропорциональная максимальной амплитуде напряжения и его частоте, Возникающий тепловой перегрев при- 45 бора снижает точность измерения параметров и ограничивает диапазон исследуемых токов и напряжений, так как максимальная подаваемая мощность не должна превышать предельно допустимой мощности рассеяния прибора. Снижение рассеиваемой мощности путем уменьшения частоты развертывающего напряжения затрудняет считывание информации с экрана осциллографа.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство дпя исследования вольтампер14 ных характеристик полупроводниковых приборов, содержащее генератор напряжения, мост Уинстона, в плечи которого и измерительную диагональ включены резисторы, клеммы для подключения испытуемого прибора, включенные в одно из плеч моста и осциллограф, снабжено генератором импульсов, модулятором, усилителем, двумя блоками выборки и хранения, при этом выходы генератора импульсов и генератора напряжений, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения, подключены соответственно к первому и второму входам модулятора, выход которого соединен с входом усилителя, подключенного двумя своими выходами к диагонали питания моста, один вывод измерительной диагонали моста заземлен, а второй подключен к неуправляющему входу первого блока выборки и хранения, выход которого подключен к входу вертикального отклонения осциллографа, неуправляющий вход второго блока выборки и хранения соединен с вторым выходом усилителя, а выход второго блока выборки и хранения— с входом горизонтального отклонения осциллографа, а управляющие входы блоков выборки и хранения подключены к выходу генератора импульсов.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы напряжения в случае исследования быстродействующего туннельного диода (ТД); на фиг.3 — наблюдаемая на экране осциллографа ВАХ ТД.

Устройство для исследования вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов содержит генератор напряжения, мост 2 Уинстона, в плечи которого и измерительную диагональ включены резисторы 3-8, клеммы 9 и

10 для подключения испытуемого прибора включены в одно из плеч моста 2 и осциллограф 11, генератор 12 импульсов (ГИ), модулятор 13, усилитель

14, два блока 15, 16 выборки и хранения (БВХ). При этом выходы генератора 12 импульсов и генератора i напряжения, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения (ГПН), подключены соответственно к первому и второму входам модулятора 13, выход которого соединен с входом усилителя 14, подключенного двумя своими выходами к диагонали питания моста.

Один вывод измерительнои диагонали

3 10951 моста заземлен, а второй подключен к неуправляющему входу первого блока

15 выборки и хранения, выход которого подключен к входу вертикального отклонения осциллографа 11. Неуправляющий вход второго блока 16 выборки и хранения соединен с вторым выходом силитe . 14, выход второго блока выборки и хранения — с входом горизонтального отклонения осциллографа, а управляющие входы блоков 15, 16 выборки и хранения подключены к выходу генератора импульсов 12.

Устройство работает следующим образом. 15

Мост Уинстона 2 обеспечивает устойчивость работы схемы по постоянному току для приборов с N-характеристикой благодаря наличию беэындуктивного сопротивления R<

R — минимальное отрицательное сопротивление прибора.

На фиг. 2. 1 представлено напряжение на выходе генератора 12, на фиг.2.2 — напряжение на выходе генератора 1, фиг. 2.3 изображает выходное напряжение модулятора 13, фиг. 2.4 представляет напряжение на входе БВХ 15, на фиг. 2.5 и 2.6 изображены выходные напряжения блоков Зо

15 и 16.

На входы модулятора 13 подаются короткие импульсы с регулируемой длительностью С и частотой повторения

f с выхода генератора 12 и пилообраз35 ное напряжение с регулируемой ампли" тудой и частотой F с выхода генератора 1. На выходе модулятора 13 образуется периодическая последователь" ность импульсов, промодулированная 4О по амплитуде по пилообразному закону, которая через усилитель 14 передается во вторую диагональ мос-, та 2.

Перед измерением мост балансируется. Признаком баланса является установление горизонтальной линии на экране осциллографа 11. После подключения исследуемого прибора в одно из плеч моста возникает разбаланс.

При условии (R +Rs)(Re+Re)

R (0,05 б R +К +R +R где R — R — сопротивления резисторов

3 B моста, импульсное напряжение в незаземленной точке измерительной диаго4 нали составляет I †††â€, т.е. проR рему н R4+ Rg порционально току, протекающему через исследуемый прибор. Это напряжение подается на вход блока 15. Одновременно на вход блока 16 подается импульсное напряжение, прикладываемое к исследуемому прибору.

Промодулированная по амплитуде последовательность импульсов с большой скважностью, воздействующая на исследуемый прибор, воспроизводит

его ВАХ в виде ряда дискретных точек.

Практика показывает, что при этом невозможно получить яркость изображения, достаточную для ее наблюдения на экране осциллографа.

Синхронно поступающие на управляющие входы импульсы с выхода генератора 12 переводят блоки 15 и 16 в режим выборки, в котором выходное напряжение этих блоков соответствует значению входного напряжения. В отсутствие управляющих импульсов блоки переходят в режим хранения, и на выходе сохраняется напряжение равное последнему выбранному уровню. Таким образом, блоки 15 и 16 запоминают мгновенные значения импульсного напряжения на своих входах на весь период следования импульсов, т.е. преобразуют пропорциональные току и напряжению на приборе импульсные напряжения в ступенчатые. Это позволяет увеличить время свечения точки на t экране осциллографа 11 в F раз.

""и

Таким образом, ВАХ исследуемого при:бора индицируется на экране осциллографа в виде набора дискретных светящихся точек (фиг.3), плотность расположения которых зависит от частоты

I следования импульсов генератора 12 и длительности периода генератора 1.

Эти параметры выбираются так, чтобы при исследовании ВАХ во всем заданном диапазоне токов и напряжений рассеиваемая на приборе мощность не превышала предельно допустимой. Исследуемый диапазон ВАХ определяется амплитудой пилообразного напряжения с выхода генератора 1. Несинхронность работы генераторов 12 и 1 приводит к тому, что дискретные точки на экране осциллографа 11 перемещаются по линии

ВАХ, прочерчивая ее в виде непрерывной кривой, яркость которой достаточна для непрерывного снятия параметров прибора.

iPgg. 3

ВНИИПЦ Заказ 3591/28 Тираж 7 I 1 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Уагород, ул.Проектная, 4

5 109511

Использование предлагаемого устройства позволяет исключить неконтролируемый перегрев высокочастотных приборов в процессе измерения, повысить

4 Ь точность измерения и расширить диапазон исследуемых токов и напряжений и в то же время исключить дополнительну систематическую ошибку измерения.