Устройство для измерения @ -образных вольтамперных характеристик двухполюсников Советский патент 1983 года по МПК G01R31/28 

Т

Т

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для наблюдения 9 -образных вольт-амперных характеристик нелинейных двухполюсников, в частности переключающих элементов из аморфных материалов.

Известно устройство для измерени вольт-амперных характеристик нелиненых элементов, содержащее осциллограф и измерительную цепь, представляющую собой последовательно соединенные исследуемый элемент и постоянный резистор, к которой подключён источник меняющегося со временем напряжения, модулированного небольшим ступенчатьм сигналом. На экране Осциллографа наблюдается вольтамперная характеристика элемента в виде точек l .

Недостатком данного устройства является малая точность измерения при больших напряжениях и токах и при исследовании элементов, чувствительных к изменениям температуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых .приборов, включающее генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к реэистивному делителю, осциллограф, шины для подключения двухполюсника, первый,и второй усилители напряжения, генератор тактовых сигналов, формирователь линейно уменьшающегося напряжения, электронный коммутатор, ключи, э ементы ИЛИ реостаты и токосъемные резисторы 2j

Известное устройство характериэ-уется недостаточной точностью измерений и требует больших затрат времени при исследовании 5 -образных вольт-а,мперных характеристик переключающих элементов из-за необходимости кЁокдый раз корректировать местоположение рабочей точки так, чтобы нагрузочная прямая не пересекала 5-образную характеристику в нескольких точках, так как может произойти переключение элемента по нагрузочной прямой.

При большой величине отрицательного дифференциального сопротивления нагрузочная прямая должна быть параллельна оси напряжений, чтобы обеспечить достоверность измерения вольт-амперных характеристик. Возможности известного устройства не могут обеспечить такого наклона нагрузочной прямой, что снижает точность измеренияS -образной характеристики .

Цель изобретения - повышение точности измерения. .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения 0-образнь1х вольт-амперных характеристик двухполюсников, включающее генератор пилообразного напряжения, выход которого подкорочен к резистивному делителк, осциллограф, шины. для подключения двухполюсника, пер5 вый и второй усилители напряжения, введены управляемнй; стабилизатор тока и источник постоянного напряжения, при этом резистивного делителя соединен q управляющим

0 входом управляемогС) стабилизатора тока и входом nepBcjro усилителя, выход которого соезп(инен с входом X осциллографа, вхсзд которого соединён с выходом BTcjporo усилителя,

5 вход которого соединен с первой шиной для подключений . двухполюсника) и первой выходной шиной управляемого стабилизатора тока,| вторая выходная шина которого соединена с общей

Q шиной, вторая шина I для подключения двухполюсника соединена с первым полюсом источника Постоянногр напряжения, второй полюс которого соединен с общей шиной.

с На фиг.1 приведена блок-схема

устройства для измерения 5 -образных вольт-амперных характеристик двухполюсников; на фиг 12 - управляемый стабилизатор тока, вариант исполне0 I

Устройство для измерения & -образных вольт-амперных характеристик двухполюсников содержит генератор 1 пилообразного напряжения, выход ко5 торого подключен к резистивному делителю 2, осциллограф 3, измеряемый двухполюсник 4, первый и второй усилители 5 и б напряжения, управляемый стабилизатор 7стока и источник

0 8 постоянного напряжения. Выход резистивного делители 2 соединен с управляющим входом управляемого стабилизатора 7 и входом первого усилителя 5, выход которого соединен с

5 входом X осциллографа 3, вход Y которого соединен с первым полюем измеряемого двухпо;гаосника 4, и первой выходной шиной управляемого стабилиз тора 7, вторая; выходная шина

Q которого соединена с о&дей шиной, второй полюс изме1 яемого двухполюсника 4 соединен с первым полюсом источника 8, второй полюс которого соединен с общей ишной.

Управляемый стабилизатор тока может быть выполнен, например, в виде операционного усилителя 9, неинвертируюгдий вход KOtoporo является управляющим входом стабилизатора 7 тока, выход операционного усилителя

0 9 соединен с затвОрс полевого транзистора -10, исток которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 9,, а сток подключен j первой шине управляемого стабилиза5 тора 7, вторая шина которого соединена через резистор 11 сз истоком ; транзистора 10.

Устройство работает.следующим образом.

С генератора 1 линейно нарастающее напряжение через резистивный делитель 2 поступает на управляющий вход управляемого стабилизатора 7. Стабилизатор тока обеспечивает постоянство тока через свои выходные шины. Величина 3 этого тока определяется в любой мбмент времени на-: пряжением U , поступающим на неинвертирующий вход операционного усилителя 9, и величиной R токозадающего резистора 11 и может быть опреи

t

делена по формуле

Данная схема позволяет изменением величины сопротивления R выбивать диапазоны регулирования тока 3 от долей микроампера- до несколькими мтиллиампер что достаточно при исследо. вании полупроводниковых переключаю щих двухполюсников.

Таким образом, на усилитель 5 напряжения поступает сигнал, пропор-г циональный току через измеряемый двухполюсник 4, а на усилитель 6 напряжения - сигнал, пропорциональный падению напряжения на элементе 4, что обеспечивает визуальное наблкщение формы вольт-амперной характеристики на экране осциллографа в диапазоне частот генератора 1«

Применение полевого транзистора в стабилизаторе тока позволяет исследовать высокоомные образцы с сопротивлением до 10 Ом, при этом усилитель напряжения 5 должен обладать достаточно большим входным сопротивлением.

Нагрузочная прямая предлагаемого устройства параллельна оси напряжений и всегда имеет одну точку пере0сечения с S -образной характеристикой исследуемого элемента, что обеспечивает достоверность и высокую точность воспроизведения вольт-амперной характеристики на экране ос5циллографа .

Изобретение позволяет зафиксировать неустойчивую ветвь S -образнОй характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением на экране запоминающего осциллографа

0 или на пленке фотоаппарата при подаче на вход стабилизатора 7 тока пилообразного импульса напряжения достаточно малой длительности.

5

Предлагаемое устройство в отличие от прототипа значительно облегчает электрический и тепловой режимы испытания двухполюсного элемента, так как при переключении элемента в низ0коомное состояние не происходит увеличения протекающего через него тока, что повышает стабильность его . параметров и срок службы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 5-ОБРАЗНЫХ ЮЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕ;РИСТИК ДВУХПОЛЮСНИКОВ, включающее генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к резистивному делителю, осциллограф, шины для подключения двухполюсника, первый и второй усилители напряжения, о т л ичающееся тем, что, с целью повьпяения точности, в него введены управляемый стабилизатор тока и источник постоянного напряжения, при этом выход резистивного делителя соединен с управляющим входом управляемого стабилизатора тока и входом первого усилителя, выход которого соединен с входом X осциллографа, вход Y которого соединен с выходом усилителя, вход которого соединен с первой шиной для подключения двухполюсника и первой выходной шиной управляемого стабилизатора тока, вторая выходная шина которого соединена с общей шиной, вторая шина для подключения двухполюсника соединена с первым полюсом источника V) постоянного напряжения, второй полюс которого соединен с общей шиной.