Способ автоматизированного измерения сопротивления при применении четырёхконтактных устройств

Авторы патента:

G01R31/26 - испытание отдельных полупроводниковых приборов (измерение содержания примесей G01N)

G01R27/02 - для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени (для измерения только фазового угла G01R 25/00)

Владельцы патента RU 2699917:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет контролировать целостность электрических цепей. Согласно изобретению способ автоматизированного измерения сопротивлений с помощью четырехконтактного устройства заключается в том, что контакты располагают последовательно на произвольном расстоянии друг от друга, при помощи ключей двухпроводного мультиплексора проводят восемь коммутаций между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4 при прямом и обратном токе, измеряют восемь промежуточных значений сопротивления R₁, R_1обр, R₂, R_2обр, R₃, R_3обр, R₄, R_4обр соответственно и вычисляют значение сопротивления по формуле R_изм= [(R₄+R₃-R₂-R₁)+(R_4обр+R_3обр-R_2обр-R_1обр)]/4. Изобретение обеспечивает высокую точность и повышенную надежность определения значений сопротивлений за счет исключения из результатов измерений значений переходных и контактных сопротивлений в образуемых электрических цепях. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам контроля сопротивления при применении четырехконтактных устройств.

Известен способ автоматизированного измерения сопротивлений, в котором результат измерений достигается за счет определенной последовательности четырех коммутаций и измерений промежуточных сопротивлений R₁, R₂, R₃, R₄ и расчета искомого значения сопротивления Rx=(R₄+R₃-R₂-R₁)/2. Патент РФ №2655470, МПК G01R 27/02, G01R 31/02, 28.05.2018. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком способа является то, что он направлен на исключение значений сопротивлений ключей мультиплексора КН1, KL1, KHm, KLm и не исключает контактную разность потенциалов, возникающую между объектом контроля и контактными устройствами (контактное сопротивление между ними).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа, позволяющего контролировать сопротивление с помощью четырехконтактного устройства позволяющего исключать из результата измерений переходные, контактные сопротивления, сопротивления линий связи и ключей мультиплексора образованных измерительных каналов.

Техническим результатом является повышение точности измерения электрического сопротивления.

Технический результат достигается тем, в схеме четырехзондового метода измерений сопротивления при помощи ключей двухпроводного мультиплексора проводят восемь коммутаций между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4 при прямом и обратном токе и измеряют восемь промежуточных значений сопротивления; путем решения системы уравнений определяют среднее арифметическое значение сопротивления.

На чертеже представлена эквивалентная электрическая схема расположения контактных устройств при измерениях сопротивлений.

Способ реализуется следующим образом.

Контакты 1, 2, 3 и 4 через мультиплексор подключаются к одному измерителю сопротивлений. При этом может быть использован как измеритель сопротивлений с фиксированным значением тестового тока, так и компенсационный метод.

Осуществляют 8 измерений значений промежуточных сопротивлений R₁, R_1обр, R₂, R_2обр, R₃, R_3обр, R₄, R_4обр соответственно между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4:

- измеряется значение сопротивления R₁=(R_1K+R_1к1+R₁₂+R_2K+R_2к2); при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 2 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_1обр=(R_1K+R_1к2+R₂₁+R_2K+R_2к1); при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 2 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R₂=(R_3K+R_3к1+R₃₄+R_4K+R_4к2), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 3 и 4 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_2обр=(R_3K+R_3к2+R₄₃+R_4K+R_4к1), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 3 и 4 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R₃=(R_1K+R_1к1+R₁₃+R_3K+R_3к2), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 3 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_3обр=(R_1K+R_1к2+R₃₁+R_3K+R_3к1), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 1 и 3 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R₄=(R_2K+R_2к1+R₂₄+R_4K+R_4к2), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 2 и 4 четырехконтактного устройства при прямом токе путем сравнения с критическим допуском

- измеряется значение сопротивления R_4обр=(R_2K+R_2к2+R₄₂+R_4K+R_4к1), при этом может дополнительно контролироваться целостность измерительной цепи между контактами 2 и 4 четырехконтактного устройства при обратном токе путем сравнения с критическим допуском

где:

R_1к1; R_1к2; R_2к1; R_2к2; R_3к1; R_3к2; R_4к1; R_4к2 - неизвестные значения сопротивлений линий связи и сопротивлений ключей мультиплексора;

R_1K; R_2K; R_3K; R_4K - неизвестные значения контактных сопротивлений на контактах 1, 2, 3 и 4 четырехконтактного устройства соответственно.

Невыполнение неравенств (1)-(8) свидетельствует о нецелостности образованных цепей.

Искомое сопротивление рассчитываются по значениям промежуточных измерений.

Рассчитывается эквивалентное сопротивление R по формуле:

При этом число уравнений для данной совокупности измерений промежуточных значений сопротивлений меньше числа неизвестных сопротивлений R_1К, R_2К, R₁₂, R₁₃, R₂₄, R_3К, R_4К, R₃₄, R_1к1, R_1к2, R_2к1, R_2к2, R_3к1, R_3к2, R₂₁, R₃₁, R₄₂, R_4к1, R_4к2, R₄₃.

Решение (9):

Таким образом,

С учетом того, что при последовательном расположении сопротивлений R₂₄=R₂₃+R₃₄, R₄₂=R₃₂+R₄₃, R₁₃=R₁₂+R₂₃, R₃₁=R₂₁+R₃₂

R=R₂₃+R₃₄+R₃₂+R₄₃+R₁₂+R₂₃+R₂₁+R₃₂-R₃₄-R₄₃-R₁₂-R₂₁,

а также с учетом того, что R₂₃ и R₃₂ - это значения среднего арифметического значения сопротивления между контактами 2 и 3 измеренные при прямом и обратном токе, среднее арифметическое значение сопротивления R_изм вычисляется по формуле:

Таким образом, использование представленного способа позволяет с высокой точностью и повышенной надежностью контролировать значения сопротивления.

Кроме того, данный способ позволяет контролировать целостность всех образуемых электрических цепей и исключать из результата измерений значения переходных и контактных сопротивлений, сопротивлений линий связи и ключей мультиплексора в образуемых электрических цепях.

Способ автоматизированного измерения сопротивлений с помощью четырехконтактного устройства, отличающийся тем, что контакты располагают последовательно на произвольном расстоянии друг от друга, при помощи ключей двухпроводного мультиплексора проводят восемь коммутаций между контактами 1 и 2, 3 и 4, 1 и 3, 2 и 4 при прямом и обратном токе и измеряют восемь промежуточных значений сопротивления R₁, R_1обр, R₂, R_2обр, R₃, R_3обр, R₄, R_4обр соответственно; вычисляют среднее арифметическое значение сопротивления

R_изм=[(R₄+R₃-R₂-R₁)+(R_4обр+R_3обр-R_2обр-R_1обр)]/4.

Использование: для автоматизированного контроля теплового сопротивления различных диодов, транзисторов, импульсных преобразователей и других полупроводниковых устройств, имеющих с своей структуре р-n переходы.

Способ определения предельной величины блокирующего напряжения силовых транзисторов // 2694169

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано для оценки запирающей способности силовых транзисторов, диодов, тиристоров по напряжению как в процессе их производства, так и в условиях эксплуатации.

Устройство для измерения теплового сопротивления между корпусом полупроводникового прибора и радиатором охлаждения // 2687300

Изобретение относится к измерительной технике, а именно неразрушающему контролю, и может быть использовано для измерения тепловых параметров полупроводниковых приборов после изготовления и монтажа на радиатор охлаждения.

Способ измерения теплового сопротивления между корпусом полупроводникового прибора и радиатором охлаждения // 2686859

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к неразрушающему контролю, и может быть использовано для измерения тепловых параметров полупроводниковых приборов после изготовления и монтажа на радиатор охлаждения.

Способ определения переходного теплового сопротивления кристалл-корпус и теплового сопротивления кристалл-корпус в состоянии теплового равновесия транзисторов с полевым управлением // 2685769

Изобретение относится к технике измерения тепловых параметров компонентов силовой электроники и может быть использовано для определения переходного теплового сопротивления кристалл-корпус ZThJC(t) и теплового сопротивления кристалл-корпус в состоянии теплового равновесия RThJC транзисторов с полевым управлением, в частности биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) и полевых транзисторов с изолированным затвором (MOSFET) для контроля их качества.

Способ разделения интегральных схем класса "система на кристалле" по надежности // 2684681

Использование: для разбраковки ИС класса «система на кристалле» по критерию потенциальной надежности. Сущность изобретения заключается в том, что на представительной выборке ИС класса «система на кристалле» измеряют значения критических напряжений питания (КНП) отдельно для каждого функционального блока ИС при различных температурах (например, при 25°С, 50°С, 75°С и верхней допустимой для ИС данного класса температуре), строят графики усредненных по выборке зависимостей значений КНП от температуры для каждого функционального блока.

Метод оценки скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда в кристаллах типа cds по тонкой (экситонной) структуре спектров фотопроводимости // 2683145

Использование: для оценки скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей заряда полупроводников. Сущность изобретения заключается в том, что метод оценки скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей заряда в полупроводниках типа CdS, основанный на зависимости структуры спектра фотопроводимости от величины и знака напряженности электрического поля на поверхности полупроводника, отличается тем, что скорость поверхностной рекомбинации полупроводника определяется по форме спектральной кривой фототока в области экситонных резонансов.

Способ диагностики радиоэлектронных устройств // 2683003

Изобретение относится к области технической диагностики и может быть использовано для автоматизированного бесконтактного диагностирования технического состояния радиоэлектронных устройств (РЭУ) различных типов.

Устройство для измерения сопротивления изоляции // 2698505

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к электроизмерительной технике, и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции кабелей, конденсаторов и других объектов.

Способ определения параметров полного сопротивления двухполюсника и устройство для его осуществления // 2698072

Изобретения относятся к электроизмерительной технике, а именно к измерению активного, реактивного и полного сопротивления двухполюсника, и могут быть использованы для измерения параметров пассивных электрических цепей.

Способ измерения электропроводности тонких металлических пленок // 2697473

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может применяться для бесконтактного измерения удельной электрической проводимости тонких металлических пленок толщиной от 0,05 до 5 мкм.

Способ измерения составляющих полного сопротивления и устройство для его реализации // 2691624

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к измерению и контролю активной и реактивной составляющих полного сопротивления, в том числе двухполюсников, имеющих между полюсами ЭДС, например электрических машин переменного тока.

Способ измерения удельного электрического сопротивления металлического образца в процессе его растяжения // 2690972

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для измерения удельного электрического сопротивления металлических образцов в процессе растяжения при механических испытаниях.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь сопротивления резисторных датчиков в двоичный код с функцией самодиагностики // 2690517

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками.

Способ и устройство для бесконтактного определения удельного электросопротивления металлов в области высоких температур // 2687504

Изобретение относится к области физики, а именно к анализу материалов путем бесконтактного определения удельного электросопротивления нагреваемого в индукторе высокочастотного индукционного генератора металлического образца цилиндрической формы в диапазоне температур 1000-2500 К.

Способ измерения активных сопротивлений постоянному току обмоток силового трансформатора // 2687298

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано при эксплуатации, ремонте или сушке трансформаторов. Техническим результатом является снижение трудоемкости измерения активного сопротивления обмоток трансформатора.

Способ автоматизированного измерения сопротивлений // 2655470

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ автоматизированного измерения сопротивлений и может применяться для удаленного контроля сопротивлений в случае их соизмеримости с сопротивлением линий связи и коммутации.

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение // 2654905

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к электротензометрии, и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве для исследования прочности конструкций с помощью одиночного тензорезистора в частотном диапазоне от 0 до 5000 Гц и более при повышенном уровне мешающих факторов - электромагнитных помех и термоэ.д.с.