Устройство для измерения вольт-фарадных характеристик Советский патент 1984 года по МПК G01R31/26 G01R31/28 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля параметpOB полупроводниковых приборов и ин егральных схем.

Известно устройство для измерения 5 вольт-фарадных характеристик, автоматически записывающее значения емкости образца как функцию приложенного напряжения смещения l.

Недостатком известного устройст- ва является низкая производительность змерений,

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство, содержащее генератор, 15 Первый выход; которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста переменного тока, вторичная обмота которого составля ет два плеча оста, в два других плеча которого 20 соответственно включены образцовый езистор и конденсатор с клеммами ля подключения испытуемого прибора, к одной клемме для подключения испытуемого прибора подключен первый вы- 25 ход генератора пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двухкоординатного самописца, второй вход которого соеинен с выходом фазового детектора, .jg первый вход которого подключен к втоому выходу генератора,а второй вход- к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного тока 23..,

Недостатком указанного устройства является низкая производительность измерений, При увеличении скорости развертки участки зависимости С-V. где имеют NfecTO резкие перепады величины емкости, записываются с сииибка- 0 ми, связанными с инерционностью измерительного устройства и регистрирующей аппаратуры.

Цель изобретения - повьпиение быст-дг родействия измерения.

Эта цель достигается тем, что устрой ство-содержащее генератор,первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста пере- . менного тока, вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены образцовый резистор и конденсатор с клеммами для подключе-: ния испытуемого прибора подключен пер- 55 вый выход генератора пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двухкоординатного самописцд, второй вход которого соединен с выходом фазового де- 60 тектора, первый вход которого подключен к второму выходу генератора, а второй вход - к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, снабжено блоком 55

обратной связи и блоком сопряжения, причем блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных блока дифференцирования и блока выделения абсолютной величины, а блок сопряжения - в виде регулятора тока, блока оптоэлектронной связи и резистора, выхс5д блока выделения абсолютной величины соединен с входом регулятора тока, выход которого подключен к первому входу блока оптоэлектронной связи, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения через резистор, второй вход кот рого соединен с третьим выходом генератора пилообразного напряжения, а вход блока дифференцирования подключен к выходу фазового детектора.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 функциональная схема блока обратной связи и схема блока сопряжения; на фиг, 3 - временные диаграммы работы устройства,

Устройство для измерения вольтфарадных характеристик содержит генератор 1, первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста 2 переменного тока вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены образцовый резистор 3 и конденсатор 4 с клеммами 5, 6 для подключения испытуемого прибора, к одной клемме 5 для подключения испытуемого прибора подключен первый выход генератора 7 пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двухкоординатного самописца 8, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора 9, первый вход которого подключен к второму выходу генератора 1, а второй вход - к выходу усилителя 10, вход которого соединен с выходом моста 2 переменного тока, блок 11 обратной связи и блок 12 сопряжения,причем блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных блока 13 дифферен цирования и блока 14 выделения абсолютной величины, а блок сопряжения в виде регулятора тока 15, блока 16 оптоэлек1ронной связи и резистора 17, выход блока 14 выделения абсолютной величины соединен с входом регулятора тока 15, выходкоторого подключен к первому входу блока 16 оптоэлек тронной связи, выход которого подключен к входу генератора 7 пилообразного напряжения через резистор 17, второй рход которого соединен с третьим выходом генератора 7 пилообразного напряжения, а вход блока 13 дифференцирования подключен к выходу фазового детектора 9,

Устройство работает следующим образом. К Клеммам 5 и 6 подключают испыxyeNMft прибор. Сигнал разбаланса моста 2 (фиг, Зв), пропорциональный измеряемому импедансу, усиливается малошумящим усилителем 10 (фиг. Зг), детектируется фазовым детектором 9 (фиг. Зд,е), настроенным на реактивную составляющую сигнала. Сигнал на мост 2 (фиг. За) и опорный сигнал на детектор 9 поступают от генератора 1 Напряжение смещения на испытуемый прибор подается от генератора 7 пило образного напряжени я (фиг. ЗЛ), собранного по схеме интегратора на опер ционном усилителе. Период пилообразного напряжения задается постоянной времени t f (R;, + RjJC, где RT - co ротивление ограничивающего резистора 17 (фиг. 36), , - фотосопротив ление, входящее в состав блока. 16 оп тоэлектронной связи. Когда йзмеряема емкость не зависит от величины приложенного напряжения смещения на выходе фазового детектора 9, регистрируется постоянный сигнал и производная ЗГ О При этом на вход at регулятора тока 15 подается нулевой .относительно земли потенциал, на выходе регулятора тока 15 появляется сигнал (фиг. ЗК) и через лампочку б блока 16 оптоэлектронной связи течет значительный ток. При этом величина фото сопротивления R 2 R и период генератора напряжения развертки определяются (сопротивлением R, что соответствует быстрому движению каретки двухкоординатного самописца по оси напряжений (фиг. ЗМ) . При изменении величины измеряемой емкости испытуемого прибора на выходе устройства появляется изменяющийся во времени сигнал и становится отличной от нуля производная c/ol (фиг. ЗЖ) . После дифференцирования выходного сигнала, осущес|твляемого блоком 13 (фиг. 33), производится операция выделения абсолютной величины блоком 14 (фиг. ЗИ) и постоянная составляющая полученного сигнала подается на блок 15. При этом ток нагрузки, уменьшается/ увеличивается сопротивление R блока 16 отптозлектронной связи и замедляется скорость развертки. Таким образом, при записи участков, где происходит изменение емкости, система медленно отслеживает изменение величины С, в то время как участки, где емкость изменяется незначительно, записываются на большой скорости. Устройство выполнено на интегральных схемах 140 и 284 серий. Блок обгратной связи выполнен с использова|Нием полевого транзистора КП 903 и оптико-электронного преобразователя ОЭП-1. Время записи стандартной С-V характеристики МДП-структуры составляет несколько секунд, в то время как аналогичные измерения с использованием известных устройств такого типа длятся десятки секунд.

УСТРОЙСТВОДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТ-ФАРАДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, содержащее генератор, первый выход которого включен в первичную обмотку трансформаторного моста переменного тока, вторичная обмотка которого составляет два плеча моста, в два других плеча которого соответственно включены обраэцогалй резистор и конденсатор с клеммами для подключений испытуемого прибора, к одной клемме дпя подключения испытуемого прибора подключен первый выход генератора пилообразного напряжения, второй выход которого подключен к первому входу двгухкоординатного сгиуюпнсца, второй &ХОД которого соединен с выходом фазового детектора, первый вход кото1хэго подключен к второму выходу генератора, а второй вход - к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом моста переменного тока, о т л и ч а ю &( е е с я тем, что, с целью повышеннябыстрод йствия измерения, оно снабжено блоком обратной связи и блоком сопряжения, причем блок обратной связи выполнен в виде последовательно соединенных бло с € ка дифференцирования и блока выделения абсолютной величины, а блок сопряжения - в виде регулятора тока, блока оптоэлектронной связи и резистора, выход блока выделения абсолютной величины соединен с входом регулятора тока, выход которого подключен к первому входу блока оптоэлектронной связи, выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения через резистор, второй вход которого соединен,с третьим выходом, генератора пилообразного напряжения, а вход блока дифференцироСЛ вания подключен к выходу фазового 00 - детектсфа. оо

KT-8