Способ измерения шума узлов мфпу



Способ измерения шума узлов мфпу
Способ измерения шума узлов мфпу
Способ измерения шума узлов мфпу

 


Владельцы патента RU 2521150:

Открытое акционерное общество "НПО "Орион"(ОАО "НПО Орион) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ) включает измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ, расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле: U ш = U ш 2 2 U ш 1 2 . Дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ и рассчитывают уровень шума матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) U шМФЧЭ и большой интегральной схемы (БИС) U шБИС по формулам: U ш М Ф Ч Э = U ш 2 2 U ш 3 2 , U ш Б И С = U ш 3 2 U ш 1 2 . Технический результат - раздельное измерение шума МФЧЭ и БИС. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств (ФПУ), работающих в режиме накопления. Эти устройства работают в диапазонах 0,2-0,4 мкм, 0,4-0,9 мкм, 0,5-0,65 мкм, 0,8-1,1 мкм, 1-2,8 мкм, 3-5 мкм, 8-12 мкм и далее вплоть до 100-150 мкм.

ФПУ включают два основных узла, которые определяют параметры фоточувствительных элементов (ФЧЭ):

1 - Матрица фоточувствительных элементов (МФЧЭ);

2 - Кремниевый мультиплексор - большая интегральная схема (БИС).

МФЧЭ может включать более 1000000 ФЧЭ, которые должны иметь близкие параметры и осуществлять преобразование падающего на них излучения в фототок. БИС должна иметь такое же количество ячеек, скоммутированных поэлементно с МФЧЭ, и выполнять накопление фототоков с ФЧЭ, преобразование накопленных зарядов в напряжение, поэлементное считывание, предварительное усиление и вывод стандартизованных по диапазону изменений сигналов с заданной частотой кадров. Современные мультиплексоры-процессоры кроме этого осуществляют преобразование выходных сигналов из аналоговой формы в цифровую форму и осуществляют предварительную цифровую обработку этих сигналов. Рабочая температура МФЧЭ и БИС может быть и достаточно низкой, в случае работы в инфракрасном (ИК) диапазоне, чтобы снизить обратные токи ФЧЭ.

Производство ФПУ направлено на получение устройств с заданным фотоэлектрическим параметром, характеризующим его качество.

Таким параметром может быть пороговая облученность (NEI), или пороговая мощность (NEP), или удельная обнаружительная способность (D*), или пороговая разность температур (NETD).

Для производства годных ФПУ необходимо, чтобы величина заданного фотоэлектрического параметра удовлетворяла техническим требованиям (ТТ) или техническим условиям (ТУ). ФПУ, не удовлетворяющее требованию, считается дефектным и поставке не подлежит. В этом случае выпуск и дальнейшая поставка ФПУ останавливается до выяснения причин возникновения дефектов и принятия мер по их устранению, подтвержденному положительным результатом испытаний ФПУ с устраненным дефектом.

В этом случае нам требуется достаточно быстрый и корректный метод определения места возникновения дефектов и причин их возникновения.

Все вышеуказанные параметры являются пороговыми, т.е. определяются уровнем шума ФПУ. В дефектном ФПУ уровень шума будет повышенным. Шум ФПУ складывается из шума ФЧЭ и шума БИС. Следовательно, повышенным будет или шум МФЧЭ, или шум БИС, или оба шума.

В результате возникает необходимость раздельного определения уровня шумов МФЧЭ и БИС.

Известен метод измерения шума ФПУ, описанный в разделе 1.8 ГОСТ 17772-88.

В указанном методе необходимо измерить уровень шума измерительного стенда и суммарный уровень шума измерительного стенда и ФПУ, а затем определить уровень шума ФПУ в соответствии с формулой (19) ГОСТ 17772-88.

где Uш1 - напряжение шума без подачи напряжения питания ФПУ (напряжение шума стенда), В;

Uш2 - напряжение шума при подаче напряжения питания ФПУ (суммарное напряжение шума стенда и ФПУ), В;

Uш - напряжение шума ФПУ, В.

Указанный метод не позволяет раздельно измерить шум МФЧЭ и шум БИС.

Задачей заявляемого способа является раздельное измерение величин шума МФЧЭ и шума БИС.

Технический результат достигается тем, что в известном способе измерения шума узлов ФПУ, включающем измерение напряжения шума Uш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума Uш2 с включенным напряжением питания и заданным временем накопления ФПУ, и расчет напряжения шума ФПУ Uш по формуле

дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ, и рассчитывают уровень шума МФЧЭ UшМФЧЭ и БИС UшБИС по следующим формулам:

Сущность заявляемого способа состоит в следующем.

Шумы измерительного стенда и ФПУ являются некоррелированными. Тогда суммарный шум системы, включающей измерительный стенд и работающее ФПУ с заданным временем накопления τ, описывается выражением

а шум системы, включающей измерительный стенд и выключенное ФПУ, - выражением

Тогда шум работающего ФПУ с заданным временем накопления τ будет равен

Шум работающего ФПУ с заданным временем накопления τ является суммой шума БИС мультиплексора и МФЧЭ. Эти шумы также некоррелированные, поэтому их сумма описывается следующим выражением:

Если установить время накопления ФПУ равным нулю, то МФЧЭ будет изолировано от БИС. В этом случае шум ФПУ будет равен шуму БИС. Тогда суммарный шум системы, включающей измерительный стенд и ФПУ, работающее с нулевым временем накопления, будет описываться формулой

Из этого выражения мы получим формулу, описывающую величину шума БИС мультиплексора

и величину шума МФЧЭ,

В качестве примера реализации рассмотрим ФПУ формата 4×288 на основе фотодиодов из КРТ. МФЧЭ включает 8 линеек, расположенных в соответствии с топологией, представленной на фиг.1.

На автоматизированном стенде измерения параметров ФПУ были произведены измерения шумов в соответствии с заявленным способом. Измерение длилось 10 минут. Шум каждой ячейки ФПУ автоматически измерялся 1024 раза. Затем автоматически проводилось вычисление среднего значения шума каждой ячейки и значения средних шумов по линейкам и ФПУ. Средние значения измеренных напряжений шумов Uш1, Uш2, Uш3 приведены в таблице. Там же приведены рассчитанные значения шумов ФПУ, БИС и МФЧЭ.

Таблица
Uш1; мВ Uш2; мВ Uш3; мВ UшФПУ; мВ UшБИС; мВ UшМФЧЭτ; мВ
0,106 0,247 0,173 0,223 0,137 0,176

Заявленный способ компьютеризирован и позволяет провести измерения шума за короткое время с высокой точностью. По этой причине полезность его также не вызывает сомнений.

Заявленный способ позволяет также измерять шум каждой ячейки ФПУ, каждой ячейки БИС и каждого ФЧЭ.

На фиг.2 и 3 приведены графические результаты измерений шумов ячеек ФПУ, ячеек БИС и ФЧЭ в единицах АЦП по всем линейкам ФПУ, которые также автоматически получаются при использовании заявляемого способа.

Способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ), включающий измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ и расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле:
,
в котором дополнительно измеряют напряжение шума Uш3 с включенным напряжением питания и нулевым временем накопления ФПУ и рассчитывают уровень шума матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) U шМФЧЭ и большой интегральной схемы (БИС) U шБИС по следующим формулам :
,
.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерению тепловых параметров компонентов силовой электроники. Сущность: прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы в открытом состоянии.

Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности заключается в том, что на партии полупроводниковых изделий измеряют интенсивность шума на двух частотах 200 Гц и 1000 Гц.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения надежности полупроводниковых изделий (ППИ) (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для обеспечения повышенной надежности партий изделий как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов, интегральных схем (ИС) и т.д.) и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятии-изготовителе радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к измерительной технике на СВЧ. Устройство для измерения полного сопротивления и шумовых параметров двухполюсника на СВЧ, содержащее измеритель частотных характеристик и интегральную схему в составе центральной линии передачи, отрезка линии передачи, соединенного с центральной линией передачи, электрических ключей - полупроводниковых приборов, управляемых постоянными напряжениями, измеритель частотных характеристик соединен с одним концом центральной линии передачи, другой ее конец - с измеряемым двухполюсником.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров полупроводниковых диодов. Способ измерения теплового импеданса полупроводниковых диодов, заключающийся в том, что через полупроводниковый диод пропускают последовательность импульсов греющего тока, период следования которых постоянный, в паузах между ними измеряют температурочувствительный параметр - прямое падение напряжения на полупроводниковом диоде при малом измерительном токе - и определяют изменение температуры р-n-перехода.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к обеспечению качества и надежности полупроводниковых изделий (ПЛИ), в частности транзисторов, и может быть использовано как на этапе производства, так и на этапе применения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам тестирования параметров планарных полупроводниковых светодиодных гетероструктур (ППСГ) на основе GaN.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума посредством центрального проводника в виде отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: устройство содержит измерительную интегральную схему с элементами с перестраиваемыми параметрами, вход которой соединен с генератором шума отрезка линии передачи, выход которого соединен с входом измеряемого четырехполюсника, измеритель коэффициента шума.

Изобретение относится к контролю качества и надежности интегральных схем (ИС), как логических, так и аналоговых, и может быть использовано как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: на представительной выборке ИС проводят измерения электрического информативного параметра при трех напряжениях питания: критическом, номинальном и максимально допустимом по ТУ. Находят коэффициент, характеризующий надежность ИС: , где A U м а к с , A U н о м , A U К Н П - значения электрических информативных параметров соответственно при допустимом, номинальном и критическом напряжениях питания. Технический результат: расширение функциональных возможностей. 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС) как логических, так и аналоговых. Сущность изобретения заключается в том, что на представительной выборке проводят измерение критического напряжения питания (КНП) до и после электротермотренировки (ЭТТ) продолжительностью до 100 ч и после термического отжига продолжительностью 4-10 ч при температуре, максимально допустимой для данного типа ИС, затем находят коэффициент М и по его значению разделяют ИС по надежности. M = Е К Р Э Т Т − Е К Р Н А Ч Е К Р Э Т Т − Е К Р о т ж , где Е К Р Н А Ч ,   Е К Р Э Т Т ,     Е К Р о т ж - значения КНП до ЭТТ, после ЭТТ и после отжига соответственно. Предложенный способ позволяет снизить риск повреждения испытуемых схем при воздействии на них внешних испытательных факторов.

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества. Способ основан на использовании известного эффекта резкого изменения крутизны зависимости напряжения на эмиттерном переходе при постоянном эмиттерном токе от коллекторного напряжения UЭБ(UK). Контролируемый транзистор включается по схеме с общей базой, задается постоянный эмиттерный ток, на коллектор контролируемого транзистора подается сумма линейно нарастающего напряжения, не превышающего предельно допустимого значения для данного типа транзисторов при заданном токе, и низкочастотного синусоидального напряжения с малой амплитудой, измеряют амплитуду U ˜ Э Б ( U К 0 ) , U ˜ Э Б ( U К 1 ) , U ˜ Э Б ( U К 2 ) переменной составляющей напряжения на эмиттере контролируемого транзистора при трех значениях напряжения UK0, UКЛ1, UК2 на коллекторе контролируемого транзистора соответственно и искомое напряжение локализации вычисляют по формуле U К Л = U К 2 − m U К 1 1 − m ,   где , , . При этом для измерения крутизны зависимости UЭБ(UK) используется малый переменный сигнал, позволяющий повысить точность измерения крутизны указанной зависимости. Технический результат заключается в исключении опасных запредельных воздействий на контролируемый прибор и определении напряжения локализации тока мощных ВЧ и СВЧ биполярных транзисторов без введения контролируемого транзистора в режим «горячего пятна». 3 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятии - изготовителе радиоаппаратуры. Способ заключается в том, что на произвольных одинаковых выборках из партий производят измерение квадрата напряжения шума U ш 2 ¯ на частоте до 200 Гц до и после воздействия не менее чем пятью импульсами электростатического разряда обеих полярностей потенциалом, предельно допустимым по техническим условиям. Измерения проводят по выводам «эмиттер - база» транзисторов и «вход - общая точка» интегральных схем. Затем вычисляют значение коэффициента K = U ш э с р 2 ¯ / U ш н 2 ¯ , где U ш н 2 ¯ и U ¯ ш э с р 2 - значения квадрата напряжения шума до и после воздействия ЭСР, и по средним значениям коэффициента K для выборки сравнивают партии изделий. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций. Для обеспечения конкурентоспособности с люминесцентными источниками света полупроводниковые источники света должны иметь высокую долговечность, не менее 100000 часов. Это достигается за счет совершенствования конструкции и обеспечения оптимального теплового режима кристалла и люминофорного покрытия. Поэтому важной становится задача определения не только средней температуры кристалла, но и неравномерности распределения температуры в конструкции. Для этой цели предлагается способ бесконтактного определения неравномерности температурного поля в полупроводниковых источниках света, заключающийся в измерении температуры в контролируемых точках конструкции источника, причем функции датчиков температуры выполняют сами элементы конструкции источника: p-n-переход кристалла и люминофорное покрытие, а в качестве термочувствительного параметра используюется ширина спектра излучения на уровне 0,5 от их максимального значения. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к способам отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN, излучающих в видимом диапазоне длин волн. Способ отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN включает проведение измерений при комнатной температуре в любой последовательности падений напряжения в прямом и обратном направлениях и плотностей тока на светодиодах, отбраковку по определенным критериям, последующее проведение старения светодиодов при определенных условиях, повторное проведение упомянутых измерений при первоначальных условиях, кроме одного, с окончательной отбраковкой ненадежных светодиодов. Изобретение обеспечивает повышение точности отбраковки и расширение области применения светодиодов за счет обеспечения отбраковки ненадежных светодиодов со сроком службы меньше 50000 часов любых производителей без долговременных испытаний.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: из партий ИС методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра. Затем на каждую ИС всех выборок подают пять ЭСР одной и пять ЭСР другой полярности потенциалом, максимально допустимым по ТУ. Воздействию ЭСР должны подвергаться следующие выводы ИС: питание - общая точка, вход - питание, выход - питание, вход - выход. Затем измеряют значение информативного параметра. Далее все ИС хранят в нормальных условиях в течение 72 часов. Измеряют значение информативного параметра. Проводят термический отжиг всех ИС при температуре Т=100°С. Измеряют значение информативного параметра. Далее находят значения величин Δ1, Δ2, Δ3 для каждой ИС. По значениям Δ1, Δ2, Δ3 судят о сравнительной надежности партий ИС. 2 табл.

Изобретение относится к технике измерения электрофизических параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества. Технический результат - повышение точности измерения последовательного сопротивления базы диода путем исключения саморазогрева p-n-перехода диода протекающим током в процессе измерения. Используется известный способ измерения последовательного сопротивления базы диода, в котором через диод пропускают прямой ток различной величины и измеряют падение напряжения на диоде при этих значениях прямого тока. Искомую величину последовательного сопротивления базы диода определяют по известным формулам. Для достижения технического результата прямой ток задают в виде трех последовательностей коротких прямоугольных импульсов большой скважности и амплитудой I1, kI1, 2kI1 и измеряют пиковое значение падений напряжения U1, U2, U3 на диоде при пропускании этих импульсов тока. Последовательное сопротивление базы определяется по формуле где ΔU32=U3-U2; ΔU21=U2-U1; ν=ln 2/b; b=ln k. 3 ил.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов наноэлектроники, таких как нанотранзисторы, нанорезисторы и др.. Сущность: способ заключается в пропускании через объект измерения последовательности импульсов греющего тока с постоянным периодом следования и длительностью, изменяющейся по гармоническому закону, измерении в паузах температурочувствительного параметра - напряжения на объекте при пропускании через него измерительного тока и определении изменения температуры объекта, вызванной модуляцией греющей мощности. Далее с помощью Фурье-преобразования вычисляют амплитуду первой гармоники температуры объекта, после чего определяют тепловое сопротивление как отношение амплитуд первых гармоник температуры и греющей мощности. При этом при определении амплитуды первой гармоники греющей мощности учитывают величину рассеиваемой мощности в паузе между греющими импульсами при пропускании через объект измерительного тока. Технический результат: повышение точности. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов силовой электроники и может быть использовано для контроля их качества. Способ заключается в том, что нагрев мощного МДП-транзистора осуществляют греющей мощностью, модулированной по гармоническому закону, для чего через транзистор пропускают последовательность импульсов греющего тока постоянной амплитуды, постоянным периодом следования и изменяющейся по гармоническому закону длительностью. Импульсы пропускают через встроенный в мощный МДП-транзистор антипараллельный диод при закрытом канале транзистора, измеряют и запоминают для каждого греющего импульса напряжение на диоде и вычисляют временную зависимость средней за период следования греющей мощности. В паузах между импульсами греющего тока измеряют и запоминают значения температурочувствительного параметра - прямого напряжения на диоде при малом постоянном измерительном токе и вычисляют временную зависимость температуры кристалла в процессе нагрева транзистора, после чего с помощью Фурье-преобразования вычисляют амплитуду основной гармоники температуры кристалла и амплитуду основной гармоники греющей мощности, отношение которых равно модулю теплового импеданса транзистора на частоте модуляции греющей мощности. Затем процесс измерения повторяют на других частотах модуляции, получают частотную зависимость модуля теплового импеданса транзистора, содержащую участок с постоянным значением модуля теплового импеданса, которое принимают равным тепловому сопротивлению переход-корпус мощного МДП-транзистора. 4 ил.
Наверх