Устройство для регистрации вольтфарадных характеристик

 

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для проведения контроля качества полупроводниковых структур при производстве интегральных схем. Цель изобретения - повышение точности регистрации вольт-фарадных характеристик достигается за счет использования узкополосного избирательного усилителя, обладающего, большим коэффициентом усиления, чем широкополосные, и имеющего меньшую погрешность преобразования. Устройство содержит генератор 1 синусои-. дального напряжения, блок 2обработки , состоящий из индикатора 3 синфазности , управляемого делителя 4 напряжения, образцового резистора 5, усилителя 6, конденсаторов 7 и 8, выпрямителя 9, сумматор 10, источник 11 смещения, графопостроитель 12, объект 13 измерения, эквивалентная схема которого представляет собой с 9 параллельно соединенные конденсатор 14 и сопротивление 15, образцовый (Л конденсатор 16, резистор 17 и узкополосный избирательный усипитель 18. 1 ют.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 G 0) R 31 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2)) 39)9253/24-21 (22) 26.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. У 4) (71) Пензенский филиал Всесоюзного научно-исследовательского технологического института приборостроения (72) Л.В ° Каменев, В.Ф. Рыжов, Б.В. Цыпин, A.À. Чумаков и С.В. Шварев (53) 621.382.2 (088,8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

ВОЛЬТ-ФАРАДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для проведения контроля качества полупроводниковых структур при производстве интегральных схем. Цель изобретения - повышение точности регистрации вольт-фарадных характеристик достигается за счет

„„SU„„1269060 А 1 использования узкополосного избирательного усилителя, обладающего. большим коэффициентом усиления, чем широкополосные, и имеюцего меньшую погрешность преобразования. Устройство содержит генератор 1 синусои-. дального напряжения, блок 2 обработки, состоящий иэ индикатора 3 синфазности, управляемого делителя 4 напряжения, образцового резистора 5, усилителя 6, конденсаторов 7 и 8, выпрямителя 9, сумматор 10, источник

11 смецения, графопостроитель 12, объект 13 измерения, эквивалентная схема которого представляет собой параллельно соединенные конденсатор

14 и сопротивление 15, образцовый конденсатор 16, резистор 17 и узкополосный избирательный усилитель )8.

1 ип.

1269060

Изобретение относится к области электронной техники и может быть исполЬзовано для проведения контроля качества полупроводниковых структур при производстве интегральных микро схем.

Целью изобретения является повышение точности регистрации вольтфарадных характеристик.

Укаэанная цель достигается за 10 счет возможности использования узкополосного избирательного усилителя, обладающего большим коэффициентом усиления, чем широкополосные, и, следовательно, имеющего меньшую по- !5 грешнбсть преобразования.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор l синусоидального напряжения, блок 2 20 обработки, состоящий иэ индикатора

3 синфазности, управляемого делителя 4 напряжения, образцового резистора 5 (R,), усилителя 6, первого и второго образцовых конденсаторов 7 25 (С2) и 8 (СЗ), выпрямителя 9, сумматор 10, источник 11 смещения, графопостроитель 12, объект 13 измерения, эквивалентная схема которого представляет собой параллельно соединенные конденсатор 14 (С : и резистор

15 (R„J, образцовый конденсатор 16 (Сl), резистор 17 (R) избирательный усилитель 18.

Генератор 1 синусоидального напряжения соединен с первыми входами блока 2 обработки и сумматора 10, источник 11 смещения соединен с горизонтальным входом графопостроителя 12 и вторым входом сумматора 10, выход которого подключен к первому полюсу объекта 13 измерения, избирательный усилитель 18 соединен по выходу со вторым входом блока 2 обработки, выход которого соединен с

45 вертикальным входом графопостроителя

12. Образцовый конденсатор 16 (Сl) включен в цепь обратной связи избирательного усилителя 18, вход которого соединен с третьим входом сумматора 10, второй клеммой для подклю50 чения объекта 13 измерения и первым выводом резистора 17, второй вывод которого соединен с общей шиной, входы индикатора 3 синфазности и управляемого делителя 4 напряжения соеди- иены между собой и через первый вход блока 2 обработки с генератором 21 .синусоидального напряжения ° Выход инпряжения .

Резистор 17 необходим для соединения второго полюса объекта 13 измерения с общей шиной по постоянному току, т. е. для замыкания цепи воздействия на объект 13. измерения напряжения смещения. При этом падение напряжения U на объекте 13 измерения равно: !

", =-14 -П к.п (1) где и, =U,„+U, (,>)+и, „, (2) значение напряжения на выходе сумматора !О; падение напряжения на резисторе 17; значение синусоидального напряжения (тестового сигнала) на выходе сумматора

1G;

"я.п

1),(1 >)— значение напряжения смещения на выходе сумматора 10, равное значению напряжения смещения на выходе источника 11 смещения; . круговая частота синусоидального напряжения; дикатора 3 синфазности подключен к управляющему входу управляемого делителя 4 напряжения, выход которого через образцовый резистор 5 (R.) соединен с инвертирующим входом усилителя 6 и с первыми выводами первого и второго образцовых конденсаторов 7 (С2) и 8 (С3), вторые выводы которых соединены соответственно с выходом усилителя 6 и через второй вход блока 2 обработки — с выходом избирательного усилителя 18, вход выпрямителя 9 соединен с выходом усилителя 6 и вторым входом индикатора 3 синфазности, а выход через выход блока 32 обработки подключен к вертикальному входу графопостроителя 12.

Эквивалентная схема объекта 13 измерения представляет собой параллельно соединенные конденсатор 14 (С,,) и резистор 15 (RÄ).

Устройство работает следующим образом.

К объекту 13 измерения приклады1 вается через сумматор 10 сумма ли- . нейно-изменяющегося напряжения смещения от источника 11 смещения и синусоидального тестового сигнала от генератора 1 синусоидального наз 1269060 4

Следовательно: фазы напряжений генератора 1 синусоиИ =U„+V,(jZ) (3) дального напряжения и выхода усилиТаким образом, действительное па- теля 6 и регулирует коэффициент передение напряжения смещения на объек- дачи управляемого делителя 4 напряте 13 измерения равно заданному зна- 5 жения до достижения равенства фаз чению напряжения на выходе источника U6 (j ) и U, (j ), что соответствует

11 смещения, фиксируемому графопо- условию равенства нулю составляющей строителем 12. сигнала, зависящей от проводимости

Выходное напряжение избирательно- утечки объекта 13 измерения, на выго усилителя 18 равно: !О .ходе усилителя 6.

1 Действительно, при условии равенП11 (Ы) =-U1 (Ла) —.—.— х ства нулю реактивной составляющей выражения (6), т.е, I+R> С . !о3 г.1

К»

C3 R. 1 при K= — - ——

Cl R» (4) !5 и U, (j ) синфазнапряжения U (jQ) ны.

При этом

U (1 Э) -У, (jcD) С»

СЗ а напряжение U. (j ) на выходе. управляемого делителя напряжения 4 равно

U (3 4=П (М) R=U,(j<) — — - - —СЗ ° R. 1 ч т. е. пропорционально проводимости

1 утечки резистора 15 (††) объекта

R»

"6 " ) " (")) !„> С, 1:. (5) (j )

СЗ

С2

СЗ

И. (j )=U, (Ы) С l С2 ° R„ Д

СЗ вЂ” — — Сч).

С!" С2

К (6) С2 ° R„! <„) Таким образом, в результате подключения средней точки делителя, образованного комплексйым сопротивлением объекта 13 измерения и резистором 17 (Р), к третьему входу суммагде U„, (j Q) — значение напряжения на выходе из 6 ир ат ел ьно— го усилителя 18.

С выхода избирательного усилите- 20 ля 18 сигнал, пропорциональный комплексной проводимости объекта 13 измерения, поступает через второй вход блока 2 обработки на второй образцовый конденсатор 8 (СЗ). Через первый 25 вход блока 2 обработки напряжение с выхода генератора синусоидального напряжения поступает на первый вход управляемого делителя 4 напряжения.

Значение напряжения на выходе усилите- 0 ля 6 равно: где К вЂ” коэффициент передачи управ- 45 ляемого делителя 4 напряжения .

Для исключения на выходе усилителя 6 составляющей сигнала, пропорциоФ

1 50 нальной проводимости утечки (†-) » объекта 13 измерения, усилитель 6 охвачен цепью обратной связи, состоящей из первого образцового конденсатора 7 (С2), образцового резистора 55

5 (К,), индикатора 3 синфаэности и управляемого делителя 4 напряжения.

Индикатор 3 синфазности сравнивает

13 измерения. Напряжение с выхода усилителя 6, пропорциональное емкос-. ти конденсатора 14 (С„ ) объекта 13 иэ мерения, детектируется выпрямителем

9 и подается на вертикальный вход графопостроителя 12.

Избирательный усилитель 18 выполнен в виде усилителя переменного тока, полоса пропускания которого может быть очень узкой и выбирается, исходя из требуемой частоты синусоидального напряжения. Это позволяет обеспечить высокий коэффициент уси-1 ления и, следовательно: повысить точ. ность преобразования комплексного сопротивления объекта 13 измерения в напряжение, Сужение полосы пропускания избирательного усилителя 18 позволяет снизить значение шумов на выходе усилителя, что также повышает точность регистрации вольт-фарадных характеристик.

Формула из обретения

Составитель С. Гуменюк

Редактор Н. Егорова Техред Л.Олейник . Корректор С. Иекмар

Заказ 6031/48 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 12 тора 10 обеспечивается полное соответствие между заданным напряжением смещения и действительным падением напряжения смещения на объекте 13 измерения во всем диапазоне изменения напряжения смещения °

Сужение полосы пропускания избирательного усилителя 18 позволяет повысить его коэффициент усиления и уменьшить значение шумов на его выходе. Все это позволяет повысить точность регистрации вольт-фарадных характеристик.

Устройство для регистрации вольтфарадных характеристик, содержащее генератор синусоидального напряжения, соединенный с первым входом блока

69060 4 обработки и первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику смещения и горизонтальному входу графопостроителя, вертИкаль-. ный вход которого соединен с выходом блока обработки, а выход сумматора соединен с первой клеммой для подключения объекта измерения, вторая клемма для подключения которого

10 соединена с входом усилителя, через образцовый конденсатор с выходом усилителя и с вторым входом блока обработки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено резистором, усилитель выполнен избирательным, а сумматор снабжен третим входом, соединенным с второй клеммой для подключения объекта измерения и первым щ выводом резистора, второй вывод которого подключен к общей шине.