Устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом - с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом с управляющими входами пятого и шестого ключей , выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенноговыходом с входом X осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора , с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с.входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с -информационными входами первого и второго ключей и с первым выводс11М первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей пюной устройства, третьим выводом - с информационным входом третьего ключа , выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя напряжения , соединенного вторым выводом с общей шиной устройства,третьим выводом через, по.следовательно соединенные первый токосъемный резистор и первый реостат - с общей шиной устройства , первый дифференциальный усилитель , соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и вторую клеммы для подключения полупроводникового прибора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности устройства в него введены источник постоянного напряжения , третий делитель напряжения, . седьмой, восьмой, девятЕлй и десятый tiaab е ключи, второй дифференциальный усилитель , первый и второй импульсные (35 вольтметры, причем ПЯТЕЛЙ выход элек |й тронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого. ключа, : Од соединенного информационным входом с sj третьим выводом первого делителя напряжения , выходом - с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного, вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора, и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом - с пербЕЛМ выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом ис

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(si) G 01 R 31/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3692886/24-21 (22) 20.01.84 (46) 30.06.85.Бюл. Ф 24 (72) В.Д.Бабич, В.И.Аблязов и И.И.Луханин (53) 621 . 382 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 280679, кл. G 01 R 31/26, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

И- 557333, кл. G 01 R 31/26, 1974 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом — с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом— с управляющими входами пятого и шестого ключей; выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом Х осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора, с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с,вхо дом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с

-информационными входами первого и второго ключей и с первым выводом первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиÄÄSUÄÄ1164637 А ной устройства, третьим выводом — с информационным входом третьего ключа, выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя напряжения,соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом

I через последовательно соединенные первый токосъемный резистор и первый реостат — с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй ToKocъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и вторую клеммы для подключения полупроводникового прибора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства в него введены источник постоянного напряжения, третий делитель напряжения, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи, второй дифференциальный усилитель,.первый и второй импульсные вольтметры, причем пятый выход электронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого, ключа, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя напряжения, выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом — с первым выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом ис!!64637

20 точника постоянного напряжения, тре тьим выводом — с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммой для подключения полупроводникового прибора, вторая клемма для подклю" чения которого соединена с информационными входами девятого и пятого ключей и.с вторым выводом второго реостата, соединенного первым выводом с первым входом первого дифферрнциального усилителя, соединенного вторым входом с вторым выводом второго токосъемного резистора и с выходом третьего элемента ИЛИ, выходом - с информационным входом десятого ключа, первый и второй входы второго дифференциального усилителя соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора, выход — с информационным входом четвертого ключа, входы перИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть

;использовано для снятия вольт-ампер,ных характеристик полупроводниковых приборов. 5

Известно устройство для визуального наблюдения, вольт-амперных характеристик р"п-перехода, содержащее источник напряжения треугольной формы, блок модуляции луча, ос- !О циллограф, резистор, блоки суммирования, синхронизации, регулируемой задержки, генератор прямоугольных импульсов и ограничитель !1), Недостатком известного устройст- 1$ ва являются ограниченные функциональные возможности вследствие того, что оно не .позволяет определить положение рабочей точки полупроводникового прибора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для.визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов, содержащее электронный коммутатор, соединенный 25 первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом с управляющими входами третьего и вого и второго импульсных вольтмет" ров соединены соответственно с выходами девятого и десятого ключей.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что электронный коммутатор содержит делитель частоты, соединенный входом с входом электронного коммутатора и с первым входом RS-триггера, соединенного.вторым входом с выходом делителя частоты,выходом — с входом линии задержки, соединенной первым, вторым,,третьим,, четвертым и пятым отводамн соответственно с первым, вторым, третьим, пятым и шестым выходами электронного коммутатора, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента ИЛИ, соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии задержки соответственно.

2 четвертого ключей, четвертым выходом — с управляющими входами пятого и шестого ключей, выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом Х осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора, с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединен" ного выходом с информационными вхо" дами первого и второго ключей и с первым выводом первого делителя, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом — с информационным входом третьего ключа, выход генератора ли-нейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно сое11646 диненные первый токосъемный резистор и реостат - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первый и второй резисторы,. усилители 2 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность задания положения рабочей точки полупроводникового прибора, обусловленная тем, что место пересечения нагрузочнои 15 прямой с вольт-амперной характерис- тикой задается оператором визуально, а следовательно, местоположение рабочей точки и точность определения координат вольт-амперной 20 характеристики зависят от субъективных свойств зрения оператора.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым

30 и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом— с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом — с управляющими входами пятого 35 и шестого ключей, выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом Х осциллографа, соединенного о 40 входом У с выходом второго элемента

ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второ-. го, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов 45 соединен с входом электронного коммутатора,- с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного вы- 50 ходом с информационными входами первого и второго ключей и с первь1м вы-. водом первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом— с информационным входом третьего ключа, выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с пер37 4. вым выводом второго делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно соед иненные первый токосъемный резистор и первый реостат — с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и втор ую клеммы для подключения полупроводникового прибора, введены источник постоянного напряжения, третий делитель напряжения, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи, второй дифференциальный усилитель, первый и второй импульсные вольтметры, причем пятый выход электронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого ключа, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя нап1.яжения, выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного комму-. татора и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом — с первым выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом источника постоянного напряжения, третьим выводом — с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммои, для подключения полупроводникового ,.прибора, вторая клемма для подключе-. ния которого сеединена с информационными входами девятого и пятого ключей и с вторым выводом второго реостата, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя, соединенного вторым входом с вторым выводом второго токосъемного резистора и с выходом третьего элемента ИЛИ, выходом — с информационным входом десятого ключа, первый и второй входы второго дифференциального усилителя соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора, выход — с информационным входом четвертого ключа, входы первого и второго импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого.и десятого ключей, 1164637

Электронный коммутатор содержит делитель частоты, соединенный входом с входдм электронного коммутатора и с первым входом RS-триггера, соединенного вторым входом с выхоДом делителя частоты, выходом — с входом линии задержки, соединенной первым, вторым, третьим, четвертым и пятым отводами соответственно. с первым, вторым, третьим, пятым и

10 шестым выходами электронного коммутатора, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента

ИЛИ, соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отвода- 15 ми линии задержки соответственно.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема электронного коммутатора; на фиг.3 — временные диаграммы работы 20 устройства; на фиг ° 4 — временные диаграммы работы электронного коммутатора; на фиг. 5 — пример изображения вольт-амперной характеристики полупроводникового прибора на экране осциллографа.

Устройство (фиг.1 ) содержит генератор I,òàêòoâûõ импульсов, генератор 2 линейно нарастающего напряжения, генератор 3 линейно уменьшающегося напряжения, источник 4 постоянного напряжения, второй 5 и первый 6 дифференциальные усилители, осциллограф 7, электронный коммутатор 8, первый — десятый ключи 918,первый 19, второй 20 и третий 21 элементы ИЛИ, вторую 22 и первую 23 клемья1 для подключения полупроводникового прибора 24, первый 25 и второй 26 импульсные вольтметры, жестко соединенные и управляемые одной . осью, первый 27, третий 28 и второй 29 резисторные делители напряжения, жестко соединенные и управляемые одной осью, первый 30 и второй 4

31 реостаты, первый 32 и второй. 33 токосъемные резисторы.

Электронный коммутатор (фиг.2)со держит делитель 34 частоты, RS-триггер 35, линию 36 задержки, четвертый элемент KIH 37. Первый и второй входы электронного коммутаторов соединены а управляющими входами первого 9 и второго IO ключей соответственно, третий выход — с управляющими 5 входами третьего ll и четвертого 12 ключей, четвертый выход - с управляющими входами пятого 13 и шестого 14 ключей. Выходы первого 9, третьего !

1 и пятого 13 ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ 19, соединенного выходом с входом Х осциллографа 7, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ 20, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго 10, четвертого 12 и шестого 14 ключей. Выход генератора I тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора 8, с входом генератора 3 линейно уменьшающегося напряжения и с входом ге-. нератора 2 линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом -с информационными входами первого и второго ключей и с первым выводом пер- . вого делителя 27, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом — с информационным входом третьего ключа 11.

Выход генератора 3 линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым .выводом второго делителя 29, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно соединенные первый токосъемный резис1 тор 32 и первый реостат 30 - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель 6, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа 14, второй токосъемный резистор 33,.соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата 31. Пятый выход электронного коммутатора 8 соединен с управляющим входом седьмого ключа 15, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя 27, выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ 21, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа 16, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора 8 и с управляющими входами девятого !7 и десятого 18 ключей, информационным входом — с первым выводом третьего делителя 28, соединенного вторым выводом с выходом источника 4 постоянного напряжения, третьим выводом — с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммой 23 для подключения полупроводникового прибора 24, вторая клемма

22 для подключения соединена с информационными входами девятого 17.

1164637

30 мой.

40 и пятого 13 ключей и с вторым выводом второго реостата 31, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя 6, соединенного вторым sxoдом с вторым выводом второго токосъемного резистора 33 и с выходом третьего элемента ИЛИ 21 выходом— с информационным входом десятого ключа 18. Первый и второй входы второго дифференциального усилителя 5 соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора 32, выход — с информационным входом четвертого ключа 12, входы первого 25 и второго 26 импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого 17 и десятого 18 ключей.

В электронном коммутаторе 8 вход делителя 34 частоты соединен с входом электронного коммутатора 8 и с первым входом RS-триггера 35, соединенного вторым входом с выходом делителя 34 частоты, выходом — с вхо-. дом линии 36 задержки, соединенной первым, вторым, третьим, четвертым и пятым отводами соответственно с первым, вторым, третьим, пятым и

У шестым выходами электронного коммутатора 8, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента ИЛИ 37 соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии 36 задержки соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов задает синхронизирующие импульсы на входы генератора 2 линейно нарастающего напряжения и генератора 3 .линейно уменьшающегося напряжения;

По приходе каждого синхроимпульса генераторы 2 и 3 однократно форми- руют на своих выходах линейно нарастающее.и линейно уменьшающееся пи- . лообразное напряжения с амплитудой

Пвм Пвм„с coo TBBTcTBBHHo (4Hr

Одновременно тактовые импульсы от генератора 1 распределяются коммутатором 8 на управляющие входы ключей 9-18.

В первый такт работы устройства (фиг,3) открывается ключ 9, и линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2 через ключ 9 и элемент ИЛИ 19 поступает на вход Х осциллографа, что приводит к высвечиванию на его экране оси Х (фиг.5).

Во второй такт работы устройства фиг.3-) открывается ключ 10 и линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2 через ключ 10 и элемент ИЛИ 20 поступает на вход У осциллографа 7, чтс1 приводит к высвечиванию на его экране оси У (фиг.5 .

В третий такт работы устройства открываются ключи 11 и 12, при этом на вход Х осциллографа 7 через ключ 11 и элемент ИЛИ 19 поступает линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2, а на вход У осциллографа 7 через ключ 12 и элемент ИЛИ 20 — выходное напряжение дифференциального усилителя 5. Выходное напряжение дифференциального усилителя 5 пропорционально падению напряжения на токосъемном резисторе 32, которое, в свою очередь, определяется током, протекающим через реостат

30 и, следовательно, зависит от его сопротивления и напряжения,поступающего с делителя 29. В результате, в третьем такте работы устройства на экране осциллографа 7 высвечивается нагрузочная прямая (фиг.5 1, причем регулировкой делителей 27 и 29 обеспечивается параллельный сдвиг нагрузочной прямой на экране осциллографа 7, а регулировкой реостата 30— изменение наклона нагрузочной пряВ связи с тем, что оси делителей

27 и 29 и реостатов 30 и 31 жестко связаны, одновременно с изменением параметров нагрузочной прямой на экране осциллографа 7 изменяется фактическое сопротивление нагрузки R> (реостат 31) и напряжение питания (делитель 27) полупроводникового прибора 24. Номинальные значения со45 противлений R и Вэ реостатов 30 и 31 (между собой:)и сопротивлений кze в "2, делителей 29, 28 и 27 (между собой ), a также токосъемных . резисторов 32 и 33 (между собой ) вы50 бираются равными, чтобы обеспечить идентичность реальной нагрузочной цепи прибора 24 и нагрузочной характеристики, изображаемой на экра не осциллографа 7.

55- В четвертый такт работы устройства (фиг.31 открывается ключ 15, что приводит к заданию линейно нарастающего напряжения питания с вы1О!

164637

9 хода генератора 2 через делитель 27. ключ 15 и элемент ИЛИ 21 в нагрузочную цепь прибора 24, состоящую из резистора 33 и реостата 31. Одновременно открываются ключи 1 3 и 14, при этом напряжение с выхода дифференциального усилителя 6, пропорцио" нальное току через прибор 24 поступает через ключ 14 и элемент ИЛИ

20 на вход У .осциллографа 7. Напряжение с клеммы 22 пропорциональное напряжению на приборе 24, поступает через ключ 13 и элемент ИЛИ 19 на вход Х осциллографа 7, что приводит к высвечиванию вольт-амперной харак- !5 теристики прибора 24 и на его экране (фир.5).

В пятом такте работы устройства (фиг.3)ключи 13 и 14 остаются в от- 2о крытом состоянии, включается ключ

16. При этом постоянное напряжение источника 4 через делитель 28, ключ

16 и элемент ИЛИ 21 поступает в на-. грузочную цепь прибора 24, а на вхо- 25 ды Х и У осциллографа 7 поступают напряжения пропорциональные соответ— ственно току через прибор 24 и напряжению на приборе 24 в рабочей точке.В результате, на экране осцилло- щ графа 7 подсвечивается (фиг.5) рабочая точка прибора 24 и фиксируется точно место пересечения его нагрузочной и вольт-амперной характеристик.

Одновременно в пятом такте работы 35 устройства открываются ключи 17 и 18, при этом импульсные напряжения, пропорциональные току и напряжению в рабочей точке прибора 24 измеряются соответственно импульсными вольтмет- 4О рами 26 и 25;

Электронный коммутатор 8 работает следующим образом.(фиг.2 ).

Последовательность тактовых импульсов (сигналов) с выхода генератора 1 поступает на вход делителя

34 частоты (фиг,4). На третьем выходе делителя 34 формируется импульсный сигнал с частотой следования импульсов, в 5 раз меньшей тактовой (фиг ° 4), RS-триггер 35 формирует последовательность импульсов с длительностью, равной длительности такта. Эта последовательность.импульсов поступает на вход многоотводной дискретной линии 36 задержки, на первом отводе которой возникают импульсы в тех же интервалах времени, что и на ее входе. С 1, 2, 3 и 4-го отводов линии 36 задержки сдвинутые во времени управляющие сигналы поступают на управляющие входы соответственно ключей 9 (l-й отвод), 10 (2-ой отвод), 11 (3-й отвод), !5 (4-й отвод ), 16, 17 и 18 (5-й отвод ). Этим обеспечивается синхронная во времени работа устройства в течение 1,2,3 и 4-го тактов.

Управляющие сигналы для ключей 13 и 14, которые в соответствии с алгоритмом работы устройства должны включаться во втором и пятом такте его работы, формируются на выходе элемента ИЛИ 37.

Таким образом, за счет введения ключа 16, элемента ИЛИ 21, источника 4 постоянного напряжения, делителя 28 обеспечивается возможность подсветки рабочей точки прибора 24 на экране осциллографа, что позволяет осуществлять точное объективное задание рабочей точки с последующим .точным измерением ее координат с помощью вольтметров 25 и 26, что существенно повышает точность работы устройства.

1164637

Раг.7

1164637, 1т 273тйтРIr 2тЗтй5т

Уч

И

Ра бу

Ию 11

Оя йю

Юн

Щуу. J

Составитель В.Дворкин

Редактор Л.Алексеенко ТехредИ.Асталош Корректор О.Тигор

Заказ 4182/42 Тираж 748 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