Устройство для измерения напряжения переключения переключающих элементов Советский патент 1983 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования параметров переключающих элементов. Определение напряжения переключения (в наносекундном диапазоне является важным моментом при исследова нии природы явления переключения и при создания приборов для коммутации в импульсных электрических цепях, особенно существенным является определение напряжения переключения за один акт включения, поскольку исследуемый образец меняет свои пара метры с каждым переключением. Известно устройство для определения напряжения переключения, состоящее из генератора наносекундных . пульсов, коаксиальной линии передачи осциллографа с реальным масштабом времени,. устройства отбора и фотоаппарата. Информация об единичном акте переключения получается в результате подачи единичного переключающего импульса на переключающий элемент и одновременной фотосъемки осциллограммы с экрана осциллографа с реальным масштабом времени ГО Однако процесс определения напряжения переключения при помощи этого устройства весьма длительный, так как при измерении амплитуда друг за другом следующих импульсов должна как можно меньше отличаться, что является недостатком, при работе в наносекундном диапазоне. Кроме того в случае больших временных разверток (доли наносекунд) интенсивность луча осциллографа с реальным масштабом времени настолько слаба, что практически исключает возможность регистрации сигнала на фотопленке. Это устройство непригодно для определения напряжения переключения, если переключающие импульсы имеют длитель ность в несколько сот пикосекунд. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования вольтамперных характеристик (ВАХ) по лупроводниковых материалов, содержащее последовательно соединенные наносе кундный генераторJ ртутное реле и коаксиальную линию передачи с огра ничителем тока, который соединен с входами двух стробоскопических осцил лографов, аналоговые выходы которых подключены к аналого-вычислительной лашине с подсоединенным к ней двух оординатным самописцем . Несмотря на высокую степень автоматизации устройство обладает недостатком, заключающимся в том, что при его помощи возможно установить только напряжение первого переключег ния. Что же касается последующих переключений, то определить напряжение переключения невозможно ввиду того, что после первого переключения на образец поступает неконтролируемое количество переключающих импульсов, поэтому следующий цикл измерений можно производить лишь после некоторого числа переключений, которое зависит от таких факторов как частота следования импульсов и быстрота, с которой оператор после обнаружения на ВАХ участка отрицательного дифференциального сопротивления успевает снизить амплитуду переключающих импульсов ниже напряжения переключения. В результате при помощи этого yctpoйcтвa невозможно исследовать образцы, свойства которых меняются после каждого переключения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения напряжения переключения единичного переключения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения напряжения переключения переключающих элементов, содержащее генератор наносекундных импульсов, последовательно соединенные коаксиальную линию передачи и ограничитель тока, который соединен с входами двух стробоскопических осциллографов, введены источник постоянного напряжения, управляемый электронный ключ, формирователь импульсов, блок управления и генератор микросекундных импульсов, причем входы синхронизации первого и второго стробоскопических осциллографов соединены соответственно с первым выходом генератора наносекундных импульсов и с первым выходом генератора микросекундных импульсов, второй выход которого через блок управления соединен с входом управляемого электронного ключа, который включен между источником постоянного напряжения и генератором наносекундных импульсов, второй выход которого соединен с коаксиальной линией передачи, а другой выход блока управления подключен через формирователь импульсов к аналоговому выходу первого стробоскопического осциллографа. На фиг 1 показана структурная схема устройства для измерения напря жения переключения переключающих эле ментов в наносекундном диапазоне; на фиг. 2 - эпюры работы устройства Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, управляемый электронный ключ 2, генератор 3 наносекундных импульсов, коаксиальную линию t передачи, ограничитель 5 тока, стробоскопические осциллографы 6 и 7«формирователь 8 импульсов, блок 9 управления и генератор 10 микросекундных импульсов. Устройство работает следующим образом. На образец на чертеже показана клемма для его подключения ) подается серия наносекундных импульсов с повышающейся амплитудой, когда она достигает значения напряжения переключения 1), происходит резкое изменение сопротивления образца и паде ние напряжения импульсного сигнала. Это изменение фиксируется стробоскопическим осциллографом 6, и при помо щи блока 9 управления запирается ключ 2 в цепи питания зарядной i линии генератора 3 наносекундных импульсов. В результате по линии k передачи прекращается подача наносекун ных электрических сигналов, а на экране с памятью осциллографа 7 фиксируется значение О. Выключив напряжение от источника 1 питания, и с по мощью блока 9 управления возвратив ключ 2 в первоначальное положение Открыто, можно повторять цикл измерения второй раз. Серия наносекундных импульсов (фиг. 2, эпюраа) поступает ют гене ратора-З по линии передачи на образец. Величина импульсов зависит от напряжения источника 1, которое плав но изменяется со скоростью, например 1 В/с. В случае достижения . 1 614 величины и сигнал на-входах осциллографов 6 и 7 имеет вид прямоугольного импульса со ступенькой (на эпюре Q второй импульс). Осциллограф 6 фиксирует амплитуду импульса в момент времени, равный 0,1 от общей длительности сигнала, а осциллограф 7 в момент времени 0,9- Поэтому на экранах с памятью этих осциллографов светящийся трек имеет такую величину, как показывает эпюра J. При поступлении на осциллограф 6 импульса со ступенькой На аналоговом выходе происходит, изменение напряжения (эпюраб). Это изменение при помощи формирователя 8 импульсов превращается в импульс прямоугольника формы (эпюрам), который, поступая на блок 9 управления, вызывает срабатывание ключа 2 (дпюрад), в результате чего последний переходит в положение Закрыто, прекращая этим самым поступление импульсов в тракт линии k передачи. Одновременно включается генератор 10 микросекундных импульсов ( эпюра ж:), обеспечивающий продолжение действия блока синхронизации осциллографов 6 и 7 и поэтому привязывающий светящую точку на экране к отметке О. Таким образом,, после одного акта включения система останавливается, а на экране осциллографа 7 видна амплитуда импульса в момент времени 0,1 от общей его длительности, соответствующая единичного акта включения. После снятия напряжения с источника 1 и стирания памяти в блоке 9 управления цикл измерения может быть повторен. Устройство позволяет определить напряжение переключения любого переК/1ючающего импульса из серии, которая подается на образец,, тем самым расширяя функциональные возможности устройства, при помощи которого можно исследовать процессы изменения параметров переключения со временем.

WMKC

т

L