Устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов Советский патент 1985 года по МПК G01R31/26 

точника постоянного напряжения, третьим выводом - с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммой для подключения полупроводникового прибора, вторая клемма для подключеиия которого соединена с информационными входами девятого и пятого ключей и с вторым выводом второго реостата, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя, соединенного вторым входом с вторым выводом второго токосъемного резистора и с выходом третьего элемента ИЛИ, выходом - с информационным входом десятого ключа первый и второй входы второго дифференциального ус.илителя соеда1Нены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора, выход - с информационным входом четвертого ключа, входы пер64637

вого и второго импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого и десятого ключей. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что электронный коммутатор содержит делитель частоты, соединенный входом с входом электронного коммутатора и с первым входом RS-трнггера, соединенного вторым входом с выходом делителя частоты, выходом - с входом линии задержки, соединенной первым, вторым, ,. третьим,, четвертым и пятым отводами соответственно с первым, вторым, третьим, пятым и шестым выходами электронного коммутатора, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элймента ИЛИ, соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии задержки соответственно.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом - с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом с управляющими входами пятого и шестого ключей , выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенноговыходом с входом X осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора, с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с.входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с -информационными входами первого и второго ключей и с первым выводс11М первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей пю- ной устройства, третьим выводом - с информационным входом третьего ключа, выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства,третьим выводом через, по.следовательно соединенные первый токосъемный резистор и первый реостат - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и вторую клеммы для подключения полупроводникового прибора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности устройства в него введены источник постоянного напряжения, третий делитель напряжения, . седьмой, восьмой, девятЕлй и десятый tiaab е ключи, второй дифференциальный усилитель , первый и второй импульсные (35 вольтметры, причем ПЯТЕЛЙ выход элек |й тронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого. ключа, : Од соединенного информационным входом с sj третьим выводом первого делителя напряжения, выходом - с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного, вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора, и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом - с пербЕЛМ выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом ис

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт .использовано для снятия вольт-ампер.ных характеристик полупроводниковых приборов.

Известно устройство для визуального наблюдения, вольт-амперных характеристик р-п-перехода, содержащее источник напряжения треугольной формы, блок модуляции луча, осциллограф, резистор, блоки суммирования, синхронизации, регулируемой задержки, генератор прямоугольных импульсов и ограничитель СОНедостатком известного устройства являются ограниченные функционалн ные возможности вследствие того, что оно не позволяет определить положение рабочей точки полупроводникового прибора. ,

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами первого и втсзрого ключей соответственно, третьим выходомс упрадляюп ми входами третьего и

четвертого ключей, четвертым выходом - с управляющими входами пятого и шестого ключей, выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом X осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электрон ного коммутатора, с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с информационными входами первого и второго ключей и с первым выводом первого делителя, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом - с информационным входом третьего ключа, выход генератора ли- нейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя, соединенного вторым выводом : с общей шиной устройства, третьим йыводом через последовательно соединенные первый токосъемный резистор и реостат - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первый и второй резисторы, усилители 1121. Недостатком известного устройст является низкая точность задания положения рабочей точки полупровод никового прибора, обусловленная те что место пересечения нагрузочной прямой с вольт-амперной характерно тикой задается оператором визуально, а следовательно, местоположение -рабочей точки и точность определения координат вольт-амперной характеристики зависят от субъекти ных свойств зрения оператора. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается т что в устройство для визуальной ин дикации характеристик полупроводниковых приборов, содержащее электрон ный коммутатор, соединенный первым и BTOpbiM выходами с управляющими х входами первого и, второго ключей соответственно, третьим выходом с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом - с управляющими входами пятого и шестого ключей, выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом X осциллографа,соединенног входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами втЪрого, четвертого и шестого ключей, вы ход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора, с входом генератора линей но уменьшающегося напряжения и с входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с информационными входами пер вого и второго ключей и с первь1м вы водом первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом с информационным входом третьего ключа, выход генератора линейно уме шающегося напряжения соединен с пер вым выводом второго делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно соединенные первый токосъемный резистор и первый реостат - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенньш выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и вторую клеммы для подключения полупроводникового прибора, введены источник постоянного напряжения, третий делитель напряжения, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи, второй дифференциальный усилитет ь, первый и второй импульсные вольтметры, причем пятый выход электронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого ключа, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя напряжения, выходом - с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного,.г.лторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информа- . ционным входом - с первым выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с ВЕЛходом источника постоянного напряжения, третьим выводом - с общей шиной устроит ства, соединенной с первой клемьюй, для подключения полупроводникового прибора, вторая клемма для подключе-. ния которого свединена с информационными входами девятого и пятого ключей и с вторым выводом второго реостата, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя, соединенного вторым входом с вторым выводом второго тoкocъe шoгo резистора и с выходом третьего элемента ИЛИ, выхо-. дом - с информационным входом десятого ключа, первый и второй входы второго дифференциального усилителя соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора, выхгод - с информационным входом четвертого ключа, входы, первого и второго импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого, и десятого ключей.

5

Электронный коммутатор содержит делитель частоты, соединенный входом с входЬм электронного коммутатора и с первым входом КЗ-триггера, соединенного вторым входом с выходом делителя частоты, выходом - с входом линии задержки, соединенной первым, вторым, третьим, четвертым и пятым отводами соответственно, с йервым, вторым, третьим, пятыми шестым выходами электронного коммутаторга, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента ИЛИ, соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии задержки соответственно.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема электронного коммутатора; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 - временные диаграммы работы электронного коммутатора; на фиг. 5 - пример изображения вольт-амперной характеристики полупроводникового прибора на экране осциллографа.

Устройство (,фиг.1) содержит генератор 1 .тактовых импульсов, генератор 2 линейно нарастающего напряжения, генератор 3 линейно уменьшающегося напряжения, источник 4 постоянного напряжения, второй 5 и первый 6 дифференциальные усилители, осциллограф 7, электронный коммутатор 8, первый - десятый ключи 918,первый 19, второй 20 и третий 21 элементы ИЛИ, вторую 22 и первую 23 клем1« 1 для подключения полупроводникового прибора 24, первый 25 и второй 26 импульсные вольтметры, жестко соединенные и управляемые одной осью, первый 27, третий 28 и второй 29 резисторные делители напряжения, жестко соединенные и управляемые одной осью, первый 30 и второй

31, реостаты, первый 32 и второй. 33 токосъемные реэисторы.

Электронный коммутатор (фиг.2)содержит делитель 34 частоты, RS-триггер 35, линию 36 эадержки, четвертый элемент ИЛИ 37. Первый и второй входы электронного коммутаторов соединены с управляющими входами первого 9 и второго 10 ключей соответственно, третий выход - с управляющими входами третьего П и четвертого 12 ключей, четвертый выход - с управляю щими входами пятого 13 и шестого 14

376

ключей. Выходы первого 9, третьего 11 и пятого I3 ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ 19, соединенного выходом с входом X осциллографа 7, соединенного входом У с выходом второго элемента I-fflH 20, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго 10, четвертого 12 и

шестого 14 ключей. Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора 8, с входом генератора 3 линейно уменьшающегося напряжения и с входом генератора 2 линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом-с информационными входами первого и второго ключей и с первым выводом пер- . вого делителя 27, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом - с информационным входом третьего кЛюча 11. ВЫхОд генератора 3 линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым .выводом второго делителя 29, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно соединенные первый токосъемный резистор 32 и первый реостат 30 - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель 6, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа 14, второй токосъемный

резистор 33,.соединенный первым выводом с первым выводом второго рёостата 3I. Цятый выход электронного коммутатора 8 соединен с управляющим входом седьмого ключа 15, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя 27 выходом - с первым входом третьего элемента ИЛИ 21, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа 16,

соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного комму- . татора 8 и с управляющими входами девятого 17 и десятого 18 ключей, . информационным входом - с первым выводом третьего делителя 28, соединенного вторым выводом с выходом источника 4 постоянного напряжения, третьим выводом - с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммой 23 для подключения полупроводникового прибора 24, вторая клемма 22 для подключения соединена с информационным.и входами девятого 17.

71

и пятого 13 ключей и с вторым выводом второго реостата 31, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя 6, соединенного вторым входом с вторым выводом второго токосъемного резистора 33 и с выходом третьего элемента ИЛИ 21, выходом с информационным входом десятого ключа 18. Первый и второй входы второго дифференциального усилителя 5 соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора 32, выход - с информационным входом четвертого ключа 12, входы первого 25 и второго 26 импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого 17 и десятого 18 ключей.

В электронном коммутаторе 8 вход делителя 34 частоты соединен с входом электронного коммутатора 8 и с первым входом RS-триггера 35, соединенного вторым входом с выходом делителя 34 частоты, выходом - с входом линии 36 задержки, соединенной первым, вторым, третьим, четвертым и пятым отводами соответственно с первым, вторым, третьим, пятым и шестым выходами электронного коммутатора В, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента ИЛИ 37 соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии 36 задержки соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов задает синхронизирующие импульсы на входы генератора 2 линейно нарастающего напряжения и генератора 3

..линейно уменьшающегося напряжения.

iio приходе каждого синхроимпульса генераторы 2.и 3 однократно формируют на своих, выходах линейно нараетающее и линейно уменьшающееся пи- лообразное напряжения с амплитудой

iM,ax.c ,д(. (фиг.З.

Одновременно тактовые импульсы от генератора 1 распределяются коммутатором 8 на управляющие входы ключей 9-18.

В первый такт работы устройства (фиг.З) открывается ключ 9, и линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2 через ключ 9 и элемент ИЛИ 19 поступает на вход X

37

осциллографа, что приводит к высвечиванию на его экране оси X (фиг.5К Во второй такт работы устройства (.фиг.З-) открьшается ключ 10 и линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2 через ключ 10 и элемент ИЛИ 20 поступает на вход У осциллографа 7,-чтр приводит к.высвечиванию на его экране оси У (фиг.З.

В третий такт работы устройства открываются ключи И и 12, при этом на вход X осциллографа 7 через ключ 1 1 и элемент ШШ 19 поступает линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2, at на вход У осциллографа 7 через ключ 12 и элемент ИЛИ 20 - выходное напряжение дифференциального усилителя 5. Выходное напряжение дифференциального усилителя 5 пропорционально падению напряжения на токосъемном резисторе. 32, которое, в свою очередь, определяется током, протекающим через реостат 30 и, следовательно, зависит от его

сопротивления и напряжения, поступающего с делителя 29. В результате, в третьем такте работы устройства на экране осциллографа 7 высвечивается нагрузочная прямая (фиг.5), причем

регулировкой делителей 27 и 29 обеспечивается параллельный сдвиг нагрузочной прямой на экране осциллографа 7, арегулировкой реостата 30 изменение наклона нагрузочной пря-мой.

в связи с тем, что оси делителей 27 и 29 и реостатов 30 и 31 жестко связаны, одновременно с изменением параметров нагрузочной прямой на

экране осциллографа 7 изменяется фактическое сопротивление нагрузки Rj., (реостат 31) и напряжение питания . (делитель 27) полупроводникового прибора 24. Номинальные значения сопротивлении Rj, и R., реостатов 30 и 31 (между собой ) и сопротивлений , Иге 27 делителей 29, 28 и 27 (между собой а также токосъемных . резисторов 32 и 33 (между собой ) выбираются равными, чтобы обеспечить идентичность реальной нагрузочной цепи прибора 24 и нагрузочной характеристики, изображаемой на экра-г не осциллографа 7.

В четвертый такт работы устройства (фиг.3) открывается ключ 15, что приводит к заданию линейно нарастающего напряжения питания с .выхода генератора 2 через делитель 27. ключ 15 и элемент ИЛИ 21 в нагрузочную цепь прибора 24, состоящую из резистора 33 и реостата 31. Одновременно открываются ключи 13 и 14, при этом напряжение с выхода дифференциального усилителя 6, пропорциональное току через прибор 24 поступает через ключ 14 и элемент ИЛИ 20 на вход У .осциллографа 7. Напряжение с клеммы 22 пропорциональное напряжению на приборе 24, поступает через ключ 13 и элемент ИЛИ 19 на вход X осциллографа 7, что приводит к высвечиванию вольт-амперной характеристики прибора 24 и на его экране |(фиу,5).

В пятом такте работы устройства (фиг.З )ключи 13 и 14 остаются в открытом состоянии, включается ключ 16. При этом постоянное напряжение источника 4 через делитель 28, ключ 16 и элемент ИЛИ 21 поступает в наГ1)узочную цепь прибора 24, а на входы X и У осциллографа 7 поступают напряжения пропорциональные соответственно току через прибор 24 и напряжению на приборе 24 в рабочей точке. В результате, на экране осциллографа 7 подсвечивается (фиг.5) рабочая точка прибора 24 и фиксируется точно место пересечения его нагрузочной и вольт-амперной характеристик. Одновременно в пятом такте работы устройства открываются ключи 17 и 18 при этом импульсные напряжения, пропйрционйльные току и напряжению в рабочей точке прибора 24 измеряются соответственно импульсными вольтметрами 26 и 25.

Электронный коммутатор 8 работает следующим образом.Сфиг.2 ).

Последовательность тактовых импульсоз (сигналов) с выхода генератора 1 поступает на вход делителя 34 частоты (фиг.4). На третьем выходе делителя 34 формируется импульный сигнал с частотой следования импульсов, в 5 раз меньшей тактовой (фиг.4), RS-триггер 35 формирует последовательность импульсов с длительностью, равной длительности так та. Эта последовательность импульсов поступает на вход многоотводной дискретной линии 36 задержки, на первом отводе которой возникают импульсы в тех же интервалах времени, что и на ее входе. С 1, 2, 3 и 4-го отводов линии 36задержки сдвинутые во времени управляющие сигналы поступают на управляющие входы соответственно ключей 9 (1-й отвод), 10 (2-ой отвод), 11 (3-й отвод), 15 (4-й отвод), 16 17 и 18 (5-й отводJ. Этим обеспечивается синхронная во времени работа устройства в течение 1,2,3 и 4-го тактов. Управляющие сигналы для ключей 13 и 14, которые в соответствии с алгоритмом работы устройства должны включаться во втором и пятом такте его работы, формируются на выходе элемента ИЛИ 37.

Таким образом, за счет введения ключа 16, элемента ИЛИ 21, источника 4 постоянного напряжения, делителя 28 обеспечивается возможность подсветки рабочей точки прибора 24 на экране осциллографа, что позволяет осуществлять точное объективное задание рабочей точки с последующим .точным измерением ее координат с помощью вольтметров 25 и 26, что существенно повьшает точность работы устройства.

0ml

35

-Ф-@-@-

ьKim

37

К1Щ18

t/8.2

IT 2T3TfTyrJrZTSTfrSr