Способ определения погрешности измерителя контактной разности потенциалов Советский патент 1986 года по МПК G01R19/00 G01R35/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к технике измерения контактной разности потенциалов (КРП), и может быть использовано при контроле сост яний поверхностей проводников и полупроводников .

Целью изобретения является повы- ш-ение точности измерения путем определения численной величины погрешности измерителя КРП.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя КРП; на фит. 2 зависимость напряжения на выходе усилителя от потенциала компенсации Up.

,

f(u,)

На фиг. 1 показаны пластины 1 и 2 динамического конденсатора; одна из которых является измеряемым образцом а другая эталонным, высокоомный резистор 3, усилитель 4, нуль-индикатор 5, источник 6 компенсационного напряжения, источник 7 потенциала имитирующего .КРП.

Между пластинами 1 и 2j обрав ую- щими динамический конденсатор, будет какая-то контактная разность потен- циалов.

Подавая на одну из пластин динамического конденсатора измеряющийся потенциал компенсации Ug от источника 6 компенсирующего напряжения, можно построить зависимость переменног напряжения U, на выходе усилителя 4

от потенциала компенсации При U{, О, потенциал компенсации и равен контактной разности потенциалов (Ug и ) .

Однако в реальном измерителе КРП скомпенсировать U до нуля практически невозможно, вследствие собственных шумов высокоомного резистора 3 и входного усилителя 4, а также различных переменных наводок на вход измерителя КРП. Кроме того, на выходное напряжение будут влиять паразитные динамические конденсаторы, возникающие между высокоомной пластиной и стенками ячейки, а также другими элементами измерителя. На выход усилителя 4 будет присутствовать остаточный некомпенсируемый потенциал ,

Оценим ошибку, возникающую из-за непохтой компенсации.

Коэффициент усиления усилителя совместно с коэффициентом преобразо

вания динамического конденсатора экспериментально можно определить из хгийейной ветви зависимости (Ug) (фиг. 2) как:

КА

UL

AU,

(1)

где К - коэффициент усиления усилителя 4;

А - коэффициент преобразования динамического конденсатора;uUj - изменение напряжения на

выходе усилителя; uUg - изменение компенсационного

напряжения.

Из фиг. 2 можно определить, что погрешность измерителя от неполной компенсации составит:

и.

+ Ui-L ICA

(2)

где и

ос

- остаточный некомпенсируемый потенциал.

5

0

0

0

5

На погрешность измерения КРП влияют различные факторы: собственные шумы высокоомного резистора 3 и входного усилителя 4, а также различные переменные наводки на вход измерителя КРП, которые вносят вклад в U, , не зависяш й от положения точки компенсации, т.е., они постоянны во всем диапазоне величины КРП. Однако вклад в Upi; , возникающий из-за паразитных динамических конденсаторов, зависит от и (напряжения конденсаторов).

Таким образом, для определения погрешности измерения недостаточно определить Uoj. при каком-либо определенном значении КРП, а необходимо построить зависимость f (U) или U f(Ug). Это удобно сделать с помощью источника 7 потенциала, имитирзтоп.е.о КРП.

k

Для осуществления способа на эталонный образец подают потенциал U; от источника 7 имитатора КРП,-который совместно с КРП U скомпенси- руется источником 6 компенсационного напряжения. Компенсационное напряжение Uf регистрируется измерителем КРП. На выходе усилителя 4 измеряют остаточный некомпенсируемый потенциал, который измеряют нуль-индикатором 5. Таким измерения проводят при различный значениях U;.

По формуле (2) определяют погрешность для каждого значения Ug и получают величины погрешности измерени при разных значениях величины контактной разности потенциалов.

Пример. Для измерителя КРП, функциональная схема которого показана на фиг. 1, . Подаем от источника 7 имитатора КРП потенциал на эталонный образец. Регистрируем компенсационный потенциал Ug 100 мВ и на выходе усилителя измеряем остаточный некомпенсируемый потенциал UOP . 50 мВ. По формуле (2) рассчитываем погрешность измерителя КРП:

и„ 25о - Такие измерения проводят при различных значениях U; .

Таким образом, данный способ поз- воляет определить не только сам факт сзпцествования погрешности измерителя КРП, но и ее численную величину, которая может быть учтена при анализе результатов измерений.

Формула изобретения

Способ определения погрешности измерителя контактной разности i

тенциалов, включающий подачу потенциала, имитирующего контактную разность потенциалов, на входной динамический конденсатор измерителя контактной разности потенциалов, о т- личающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения, измеряют остаточный некоменсируемый потенциал на выходе усилителя измерителя при различных значениях потенциала, имитирующего контактную разность потенциалов, и рассчитывают погрешность измерителя по формуле

и.

V УЗР- КА

де и - погрешность измерителя контактной разности потенциалов;

и - остаточный некомпенсируемый потенциал;

К - коэффициент усиления усилителя измерителя контактной разности потенциалов;

А - коэффициент преобразования динамического конденсатора измерителя контактной разности потенциалов. Uoc

UE

Изобретение может быть использовано при контроле состояния поверхностей проводников и полупроводников, Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается путем определения числовой величины погрешности измерителя контактной разности потенциалов (КРП) , Способ реализуется устройством, содержащим динамический конденсатор с пластинами 1 и 2, одна из которых является измеряемым образцом, а другая - эталонным, резистор 3, усилитель 4, нуль-индикатор 5, источник 6 компенсационного напряжения, источник 7 потенциала, имитирующего КРП, Для осуществления способа на эталонный образец подают потенциал от источника 7, который совместно с КРП компенсируется потенциалом источника 6, На вьпсоде усилителя 4 измеряют остаточный некомпенсированный потенциал нуль-индикатором 5. Величины погрешности измерений при различных значениях величины КРП определяют по математической формуле, приведенной в описании изобретения. 2 ил. СЛ ел со Фиг./

Редактор Р. Цицика

Составитель А. Заборня Техред Л.Сердюкова

Заказ 4817/44

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор О. Луговая

Подписное