Способ определения параметров полупроводниковых элементов Советский патент 1987 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для измерения реактивных параметров СВЧ-транзисторов, СВЧ-диодов и других полупроводниковых элементов

Целью изобретения является повышение точности измерения при укорочении длины волны.

На чертеже представлена структур- ная блок-схема устройства для измерения параметров полупроводниковых элементов о

Устройство, реализующее способ оп- рйделения параметров полупроводнико- вьгк элементов, содержит измерительный

коаксиальный резонатор 1, подвижный поршень 2, элементы 3 и 4 связи, источник 5 постоянного напряжения, эквивалентную схему полупроводникового элемента 6, внутренний 7 и внешний 8 проводники коаксиального резонатора.

Устройство для измерения параметров полупроводниковых элементов работает следующим образом.

Известным способом, например измерителем L, Cj R универсальным, измеряют емкость С полупроводникового элемента, которая является суммой ; двух емкостей: барьерной емкости пе- рехода С и емкости между выводами С

С , С + С

П t 2

(1)

Измерение суммарной емкости C проводят при выбранном обратном напряжении на переходе.

Затем полупроводниковый элемент 6 подключают к входу измерительного коаксиального резонатора 1j при этом коллекторный или эмиттерный вывоД СВЧ Транзистора соединяют с внутрен- ним проводником 7, а вывод базы - с внешним проводником 8 и на переходе полупроводникового элемента 6 устанавливают рабочее обратное напряжение,, Источник 5 постоянного напря- жения Е подключают к внутреннему 7 и внешне -1у 8 проводникам В измерительный коаксиальный резонатор 1 через элемент 3 связи подают СВЧ-колеба- нияо Измерительный коаксиальный резо- натор 1 настраивают в резонанс перемещением подвижного поршня 2, -Резонанс определяют по индикатору (не показан), подключенному к элементу 4 связи. Индикатор может быть выполнен из выпрямляющего диода и гальвано- метра Измеряют расстояние; 1 от подвижного поршня 2 до торца внутреннего

проводника 7 - плоскости включения полупроводникового элемента в измерительный коаксиальный резонатор 1. Снимают зависимость резонансной частоты f от ;ц1ины 1 резонатора

f (1).

По этому графику определяют частоты f и f , причем для частоты f

т 0,5, а для частоты f - 0,25 г,

Затем полупроводниковый элемент 6

отключают от входа измерительного коаксиального резонатора 1, снимают зависимость резонансной частоты f измерительного коаксиального резонатора 1 от его длины If 4(1), на основании которой строят в масштабе графики f Ч ,(1); f 4(1), и оба графика .совмещают. Точка пересечения обоих графиков определяет резонансную частоту f . Краевую емкость С внутреннего проводника 7 измерительного коаксиального резонатора 1 определяют по формуле

5,3 л J

Z.tg2lt|

где Zp - волновое сопротивление измерительного коаксиального резонатора 1.

Реактивное сощэотивление х полупроводникового элемента в плоскости А-А определяется выражением

u)L,

6X J-1

1 ,(L - )

(2),

При 1 0,5Л в плоскости А-А создается короткое замыкание и резонансная частота, f определяется выраже(3)

(L - .1-) (1 -a),2L,Cp 0.

Если 1 0, то условие резонанса на частоте f имеет вид

Кь -cj-i-)(i ,) -ьы.ь,

1

1 ,(u). - 1-)

(4)

.

При настройке в резонанс измерительного коаксиального резонатора, нагруженного емкостью С, в плоскоети А-А на резонансной частоте f создается бесконечно большое сопротивление, при этом знаменатель выражения (4) обращается в нуль

1 ,(ЧЬ - сГ 0. (5)

Значения реактивных параметров L, L , С,, С , можно определить из решения системы уравнений (1), (3), (4) и (5).

Ц

2 с 2 2) f2(-f2 2):;

TjU r } r (.г j

(2Ц ) - f,2)C

C,

2

3 1 - (2jrf,)4l -

L

C Cp .J Cj, () C,.

Формула изобретения

Способ определения параметров полупроводниковых элементов, включающий измерение суммарной емкости полупро-- водникового элемента при подаче на него обратного напряжения, соответствующего рабочему, возбуждение изменяющимся по частоте СВЧ-сигналом измерительного коаксиального резонатора при подключении к его входу полупроводникового элемента и определение частот f , и f , соответствующих длине резонатора 1 0,5Д и 1 0,25 (где Д - длина волны генератора), путем измерения зависимости f Ц (1), определение длины измерительного коаксиального резонатора, соответствующей резонансу при изменении частоты возбуждающего СВЧ-сигнала, о т л и - чающийся те.м, что, с целью

е1355952

повышения точности измерения при укорочении длины волны, дополнительно определяют частоту f путем измерения зависимости f tf (1) при отключении , от измерительного коаксиального резонатора полупроводникового элемента, построения зависимостей f (1) и , f / (1) и нахождения точки их пересечения, а параметры полупроводникового элемента определяют по формулам:

10

1

fZ (2 3 4

2) 2 (2 2)Ь:Л « -i Cg

L

1Щ (ff f)c

Э 1 - (23If)4l - Й)С„Ь/

С.. с„

L

1

iJ

(2«p2 С,-С, С - 5лЗДз

z tgzJila.

где С - суммарная емкость полупро- , водникового элемента

С, - барьерная емкость полупроводникового элементаJ С ,., - емкость между выводами полупроводникового элемента; С„ - краевая емкость измерительного коаксиального резонатора;

L - индуктивность вьшодов полупроводникового элемента L. - индуктивность внещней части вывода измерительного коаксиального резонатора; Z - волновое сопротивление измерительного коаксиального резонатораi Л - длина волнь.

Изобретение относится к радиоизмерениям. Цель изобретения - повышение точности измерения при укорочении длины волны. Данный способ реализуется устройством, содержащим измерительный коаксиальный резонатор (ИКР) 1, подвижный поршень 2, элементы связи 3 и 4, источник 5 постоянного напряжения, эквивалентную схему полупроводникового элемента (ППЭ) 6, а также внутренний и внешний проводники (П) 7 и 8 ИКР 1. Сущность данного способа заключается в следующем. После измерения суммарной емкости ППЭ 6 при подаче на него обратного напряжения, соответствующего, рабочему, осуществляют через элемент связи 3 возбуждение ИКР 1 изменяющимся по частоте СВЧ-сигналом при подключении выводов ППЭ 6 к П 7 и 8. Затем перемещением поршня 2 настраивают ИКР 1 в резонанс, снимают зависимость резонансной частоты f от длины 1 ИКР 1 f Ч(1) и по этому графику определяют частоты f и f, соответствующие длинам ИКР 1:1 0,5 Л и 1 0,25 А (где/i - длина волны генератора). Затем ППЭ 6 отключают от входа ИКР 1, снимают зависимость f Ч (1) , на основании которой строят в масштабе графики f 4(1) и f ij, (1). Эти графики совмещают и по точке их пересечения определяют резонансную частоту f. Затем с помощью f , f 2 и f определяют по ф-лам параметры ППЭ 6. 1 ил. & S л i iTi I L d I I / Сг X С-. в 11 Со d-, T-b оэ 1СЛ ел ф ел -,