Устройство для измерения характеристик нелинейных элементов

 

ОПmea иЕ

83OSreXenV8

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<1>892360

Ф

/ (61) Дополиительиое к авт. саид-ву— (22) Заявлеио23.0480 (21) 2912542/18-21 с присоединением заявки Мо (23) ПриоритетОпубликовано 23.12.81. Бюллетень Н9 47

Дата опубликования описания 23-1281 (5!)м. кл.з

0;61 R 31/26

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 317. .333(088.8) (72) Авторы изобретения. ГалФя4йеЫМ ИМ,т1 ЗНАТЕН 1"1т 3ТИХИМ 11. Я.1 Я ст итЦРЩИИЫ

A.В.Приходько, B.A.Áàðåéêèñ и A-.,É.Ï

Ордена Трудового Красного Знамени полупроводников АН Литовской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК нелинейных злементОВ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при создании устройств для измерения характеристик полупроводниковых нелинейных элементов.

Известно устройство для измерения вольтамперных характеристик нелинейных элементов, содержащее осциллограф, блок модуляции яркости луча осциллографа, измерительную цепь, представляющую собой последовательно соединенный элемент и постоянный резистор, к которой подключен источник меняющегося со временем напряжения (1) .

Недостатком этого устройства является малая точность измерения при исследовании характеристик элементов, чувствительных к изменениям температуры. При этом она зависит от интервала напряжения и токов, в котором проводятся измерения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со входом первого генератора прямоугольных импульсов и через один иэ диодов - co входом блока модуляции

2 яркости луча, а второй выход соединен соответственно со входом второго генератора прямоугольных импульсов, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод — со входом блока модуляции яркости луча, выход которого соединен со входом второго осциллографа, специальные входы кото1О рого через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничителя тока и одним из выводов постоянного резистора, другой вывод которого соответственно

15 соединен с одним из сигнальных входов первого осциллографа и с одним из выводов измеряемого нелинейного элемента, другой вывод которого соединен с волноводом, при этом выход

20 .первого генератора прямоугольных импульсов соединен со входом блока модуляции амплитуды импульсов, выход которого соединен с одним из входов блока суммирования, другой вход

25 которого соединен с выходом второго .генератора прямоугольных импульсов, а его выход — со входом ограничителя тока, выход блока задержки соединен со входом генератора импуль30 сов напряжения, выход которого сое,892360 динен соответственно с другим сигнальным входом первого осциллографа и со входом стробирования модуляционного радиометра, вход которого соединен с выходом волновода, и индикатор (2) .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения и большие затраты времени на согласование, нагрузки с волноводным трактом.

Цель изобретения — повышение точности и сокращение времени измерений °

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для измерения характеристик нелинейных элементов, содержащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со вхоцом первого генератора прямоугольных импульсов и -через один из диодов — со входом. блока модуляции яркости луча, а второй выход соединен соответственно со входом второго генератора прямоугольных импульсов, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод — co входом блока модуляции яркости луча, выход которого соединен со входом второго осциллографа, сигнальные входы которого через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничителя тока и одним иэ выводов постоянного резистора, другой вывод которого соединен соответственно с одним из сигнальных входов первого осциллографа и с одним из выводов измеряемого нелинейного элемента, другой вывод которого соединен с волноводом, при этом выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен со входом блока модуляции амплитуды импульсов, выход которого. соединен с одним из входов блока суммирования, другой вход которрго соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, à его выход — со входом ограничителя тока, выход блока задержки соединен со входом генератора импульсов напряжения, выход которого соединен соответственно с другим сигнальным вхо- дом первого осциллографа и со входом .стробирования модуляционного радио.метра, вход которого соединен с вы,ходом волновода, и индикатор, снаб жено управляемым сверхвысокочастотным переключателем, двумя волноводными измерительными линиями, генератором сверхвысокочастотной мощности, двумя преобразователями напряжения с аналоговой вычислительной машиной, при этом оверхвысокочастотный пере-ключатель включен в рассечку волновода между измеряемым нелинейным элементом и входом .Модуляционного радиометра,. его управляющий вход соединен с выходом генератора импульсов напряжения, а выход - со входом последовательно соединенных двух волноводных измерительных линий, подключенных к выходу гене ратора сверхвысокочастотной мощности, управляющий вход .которого соединен с выходом генератора импульсов напряжения, причем зонды волноводных измерительных линий соединены со входами соответствующих преобразователей напряжения, выходы которых, а также выход модуляционного радио-метра соединены с .соответствующими входами аналоговой вычислительной машины, к выходу которой подключен

15 вход индикатора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 управляющих импульсо в, генераторы

2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения, блок 4 модуляции амплитуды импульсов, блок 5 суммирования, ограничитель 6 тока, постоянный резистор 7, испытуемый нелинейный эле мент 8, дифференциальный усилитель

9, первый осциллограф 10, диоды 11, 12, блок 13 модуляции яркости луча, модуляционный радиометр 14, индикатор 15, блок 16 задержки, генератор 17 импульсов напряжения, второй осциллограф 18, волновод 19, СВЧпереключатель 20, волноводные измерительные линии 21 и 22, генератор 23 СВЧ-мощности, преобразователи 24 и 25 напряжения и аналоговую вычислительную машину 26.

Устройство работает следуюцим образом.

Управляющие сигналы, вырабатываемые генератором 1, попеременно заQQ пускают генераторы 2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения, а также блок 13 модуляции яркости луча, которые запускают блоки 4 и 5, предназначенные для подачи на нелинейнь<й элемент 8 через ограничитель 6 тока и резистор 7 последовательности прямоугольных импульсов с меняющейся амплитудой для измерения вольт-амперных характеристик (BAX) смещающего импульса, во время которого измеряется температура .элемента, а также высвечивания на-:осциллографе

18 светящейся точки, с координатами, пропорциональными 41айряжейию» на образце и току через него.

Радиометр 14 измеряет СВЧ шумо вую мощность 6, поступающую с образца в случае его рассогласования с волноводным трактом измерения, только в интервал времени, когда на его вход синхронизации поступает импульс напряжения от генератора 17 с блока 16: задержки, запускаемом синхронно со смещающим импульсом от генератора 3. Форма этого импульса, а отакже момент измерения темпе892360 ратуры, устанавливаемой регулировкой блока 16, контролируется на осциллографе 10. Кроме того, радиометр 14 измеряет поступающую шумовую мощность в том случае, когда элемент 8 подсоединен с помощью СВЧ-преключателя 20 на вход радиометра. Это осуществляется управлением СВЧ-переключателя импульсаяй синхронизации радиометра. При этом вход измерительной линии 21 закрыт. В промежутках между этими импульсами элемент

8 подсоединен ко входу генератора

23 СВЧ-мощности через волноводные измерительные линии 21 и 22, который запускается импульсом, управляющим радиометрам. Напряжения, снимаемые с зондов волноводных измерительных линий, настроенных на максимальное и минимальное значение напряженности электромагнитного поля (EQQgo и е д,ц,„, соответственно) стоячих волн, необходимые для определения коэф циента стоячей волны (КСВ= « дщц ), подаются на блоки mqn преобразователей 24 и 25 импульсного напряжения в постоянное и с них вместе с постоянным напряжением, снимаемым с выхода радиометра 14, на входы аналоговой вычислительной машины 26. Аналоговая вычислительная машина производит алгебраические операции по формуле пересчета, поступающей с образца шумовой мощности

Qg в шумовую температуру образца Тш в дучае, когда шумовая температура волновода равна нулую, а коэффициент пропускания равен единице, и регистрирует их индикатором 15. . Расчет производится по соотноше200d; 293 г + 293

1 -Г где d = @, Г„ — <<>+> коэффициент отражения образца, Я„ - эталон шумонай мощности радиометра.

Таким образом, устройство дает возможность провести измерение тем,пературы нелинейных элементов, когда существует рассогласанание с нолноводным трактом измерения, что повышает точность измерения и позволяет производить измерения практически прй любом значении тока. Использование аналоговой вычислительной машины, автоматизация процесса измерения

КСВ и шумовой мощности, позволяющие регистрировать указанные величины непрерывно в процессе измерения: вместе с контролем деградации нелинейных элементов с помощью BAX повйшают точность измерения с одновремейным увеличением праиэнадитель-..ости труда, Формула изобретения уo

",- ",,истик нелинейных элементов, содер25

Включен в рассечку волновода между измеряемым нелинейным элементом и входом модуляционного радиометра, его управляющий вход соединен с выходом генератора импульсов напряжения, а выход - са нхадомtпяследонательно соединенных двух волнавадных измерительных линий, подключенных к выходу генератора сверхнысокочастатнай мощности, управляющий нхад которого соединен с выходом генератора импульсов напряжения, причем зонды волнаьадных измерительных линий соединены са нходами соответствующих преобразователей напряжения, выходы которых, а также выход модуляционного радиометра соединены с соответствующими нходаьы аналогонай вычислительной машины, к выходу

10 !

55 бО жащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со входом первого генератора прямоугольных импульсов и через один иэ. диодов - co входом блока модуляции яркости луча,а второй выход соединен соответственно со входом второго генератора прямоугольных ймпульсон, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод — co входом блока модуляции яркости луча, выход которого соединен со входом второго осциллографа, 1

-сигнальные входы качарава через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничителя тока и одним из выводов постоянного резистора, другой вывод которого соединен соответственно с одним из сигнальных нхадон первого осциллографа и с одним из выводов из меряемого нелинейного элемента, дру гой вывод которого соединен с нол- новодом, при этом выход первого ге,нератора прямоугольных импульсов соединен са входом блока модуляции амплитуды импульсов, выход которого соединен с одним из входов блока суммирования, другой вход которого соединен с выходом второго генератора прямоугольных:импульсов, а его выход - со входом ограничителя тока, выход блока задержки соединен са входом генератора импульсан напряжения, выход которого соединен соответственно с другим сигнальным входом первого осциллографа и со -зхо,дом стробирования модуляционного радиометра, вход которого соединен с выходом волновада, и индикатор, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, ано снаб-жено управляемым сверхвысокочастотным переключателем, двумя нолнавод ными измерительными линиями, генера тором сверхвысокачастатнай мощности, двумя преобразователями напряжения с аналоговой вычислительной машиной, при этом сверхчастотный переключатель

892360

Составитель A. Изюмов

Редактор H.Пушненкова Техред Л.Пекарь КоРРектоР М.Шарошн

Заказ 11249/68: ираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент,г.ужгород, ул.Проектная, 4 которой подключен вход индикато.ра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Патент США 3.264.563, кл. 324-158, опублик. 1972

2. Авторское свидетельство СССР

Р 646277, кл, G 01 R 31/26, 1976 (прототип) .