Способ определения погрешности измерителя контактной разности потенциалов

 

Изобретение может быть использовано при контроле состояния поверхностей проводников и полупроводников, Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается путем определения числовой величины погрешности измерителя контактной разности потенциалов (КРП) , Способ реализуется устройством , содержащим динамический конденсатор с пластинами 1 и 2, одна из которых является измеряемым образцом , а другая - эталонным, резистор 3, усилитель 4, нуль-индикатор 5, источник 6 компенсационного напряжения , источник 7 потенциала, имитирующего КРП, Для осуществления способа на эталонный образец подают потенциал от источника 7, который совместно с КРП компенсируется потенциалом источника 6, На вьпсоде усилителя 4 измеряют остаточный некомпенсированный потенциал нуль-индикатором 5. Величины погрешности измерений при различных значениях величины КРП определяют по математической формуле, приведенной в описании изобретения. 2 ил. СЛ ел со Фиг./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 R 19/00, 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3829425/24-21 (22) 25.12 ° 85 (46) 07.09.86. Бюл. Ф 33 (7 1) Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии (72) В.А.Генкин, А.Л.Жарин и Н.А.Шипица (53) 621.317.7(088.8) (56) Де Бур, Кризейер, Ясперс. Анализ и улучшение метода Кельвина для измерения разности работы выхода электрона. — Приборы для научных исследований. 1973, Ф 8, с, 74-79. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ

ИЗМЕРИТЕЛЯ КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано при контроле состояния поверхностей проводников и полупроводников.

Цель изобретения — повышение точнос„,Я0„„12 5943 А1 ти измерений — достигается путем определения числовой величины погрешности измерителя контактной разности потенциалов (КРП) . Способ реализуется устройством, содержащим динамический конденсатор с пластинами 1 и 2, одна из которых является измеряемым образцом, а другая — эталонным, резистор

3, усилитель 4, нуль-индикатор 5, источник 6 компенсационного напряжения, источник 7 потенциала, имитирующего КРП. Для осуществления способа на эталонный образец подают потенциал от источника 7, который совместно с КРП компенсируется потенциалом источника 6. На выходе усилителя 9

4 измеряют остаточный некомпенсированный потенциал нуль-индикатором 5.

Величины погрешности измерений при ( различных значениях величины КРП определяют по математической формуле, приведенной в описании изобретения.

2 ил.

1 125

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к ""åõHHêå измерения контактной разности потенциалов (КРП), и может быть использовано при контроле состояний поверхностей проводников и полупроводников.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем определения численной величины погрешности измерителя КРП.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя КРП; на фиг. 2 — зависимость напряжения на выходе усилителя от потенциала компенсации

На фиг. 1 показаны пластины 1 и 2 динамического конденсатора, одна из которых является измеряемым образцом, а другая эталонным, высокоомный резистор 3, усилитель 4, нуль-индикатор 5, источник 6 компенсационного напряжения, источник 7 потенциала, имитирующего .КРП.

Между пластинами 1 и 2, образующими динамический конденсатор, будет какая-то контактная разность потенциалов.

Подавая на одну из пластин динамического конденсатора измеряющийся потенциал компенсации Б от источниЕ ка 6 компенсирующего напряжения, можно построить зависимость переменного напряжения Ub Hà выходе усилителя от потенциала компенсации Б„ =Е(Б„).

При Ug = О, потенциал компенсации

U равен контактной разности потен6 циалов (U = U ) .

Однако в реальном измерителе КРП скомпенсировать U до нуля практически невозможно, вследствие собственных шумов высокоомного р зистора 3 и входного усилителя 4, а также различных переменных наводок на вход измерителя КРП. Кроме того, на BbI ходкое напряжение будут влиять пара— зитные динамические конденсаторы, возникающие между высокоомной пластиной и стенками ячейки, а также другими элементами измерителя. На выходе усилителя 4 будет присутствовать остаточный некомпенсируемый потенциал, Оценим ошибку, возникающую иэ-за неполной компенсации.

Коэффициент усиления ус.ллителя совместно с коэффициентом преобразо5943 вания динамического конденсатора экспериментально можно опрЕделить иэ линейной ветви зависимости UJ =f(U<) (фиг. 2) как:

sUg

КА =

hU где К

А — коэффициент усиления усилителя 4; — коэффициент преобраэования динамического конденсатора; — изменение напряжения на выходе усилителя, — изменение компенсационного напряжения.

Иэ фиг. 2 можно определить, что погрешность измерителя от неполной компенсации составит:

4U

U = +

Нос

КА (2) где Н вЂ” остаточный некомпенсируемый потенциал.

Для осуществления способа на эта;лонный образец подают потенциал Uот источника 7 имитатора КРП,-который совместно с КРП U скомпенсируется источником б компенсационного напряжения. Компенсационное напряжение U регистрируется измерителем

КРП. На выходе усилителя 4 измеряют остаточный некомпенсируемый потенциал, который измеряют нуль-индикатором 5.

Таким измерения проводят при различный значениях U; .

На погрешность измерения КРП влияют различные факторы: собственные шумы высокоомного резистора 3 и входного усилителя 4, а также различные переменные наводки на вход измерителя

КРП, которые вносят вклад в U,, не зависящий от положения точки компенсации, т.е, они постоянны во всем диапазоне величины KPII. Однако вклад в

Н,, возникающий из-за паразитных динамических конденсаторов, зависит от U„ (напряжения конденсаторов) .

Таким образом, для определения погрешности измерения недостаточно определить U при каком-либо определенном значении КРП, а необходимо построить зависимость Б, = f(U ) или

Б = f(U ). Это удобно сделать с помощью источника 7 потенциала, имитируюг,его КРП. где U„ погрешность измерителя контактной разности потенциалов; остаточный некомпенсируемый потенциал; коэффициент усиления усили" теля измерителя контактной разности потенциалов; коэффициент преобразования динамического конденсатора измерителя контактной pasности потенциалов..

Способ определения погрешности измерителя контактной разности по /Е 4 п цп

Qg

Фиг. Г

Составитель А. Заборня

Редактор P. Цицика Техред Л.Сердюкова Корректор О. Луговая

Заказ 4817/44 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Г6сударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1255

По формуле (2) определяют погрешность для каждого значения U и получают величины погрешности измерений при разных значениях величины контактной разности потенциалов. 5

Пример. Для измерителя КРП, функциональная схема которого показана на фиг. 1, КА=200. Подаем от источника 7 имитатора КРП потенциал на эталонный образец. Регистрируем 10 компенсационный потенциал U = 100 мВ и на выходе усилителя измеряем остаточный некомпенсируемый потенциал

= . 50 мВ. По формуле (2) рассчитываем погрешность измерителя КРП: t5

+ 50

Такие измерения проводят при различных значениях U; .

Таким образом, данный способ поз- 2о воляет определить не только сам факт существования погрешности измерителя

КРП, но и ее численную величину, которая может быть учтена при анализе результатов измерений. 25

Формула из обретения

943 4 тенциалов, включающий подачу потенциала, имитирующего контактную разность потенциалов, на входной динамический конденсатор измерителя контактной разности потенциалов, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют остаточный некоменсируемый потенциал на выходе усилителя измерителя при различных значениях потенциала, имитирующего контактную разность потенциалов, и рассчитывают погрешность измерителя по формуле