Способ определения Y-параметров матрицы проводимости четырехполюсника Советский патент 1990 года по МПК G01R27/28 

Фиг. 1

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых приборов в процессе их производства и исследования.

Целью изобретения является повышение достоверности и точности определения Y-параметров матрицы проводимости четырехоготюсника.

На фиг.1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимости изменения уровне результирующих колебаний на клеммах четырехполюсника со стороны источника электромагнитных колебаний при изменении величины и характера нагрузки.

Устройство фиг.1 содержит источник и измеритель 1 электромагнитных колебаний, входную клемму 2 четырехполюсника 3, выходную клемму 4 четырехполюсника, клеммы 5 и 6 четырехполюсника, соединяемые в его общий вывод 7, нагрузку 8, включающую в себя тройник 9, переменное реактивное 10 и активное 11 сопротивления, общий вывод 12 источника электромагнитных колебаний и устройства, неподвижные 13 и 14 и подвижный 15 контакты пер- вого коммутатора 16, Неподвижные 17 и 18 и-подвижный 19 контакты второго коммутатора 20, неподвижные 21 и 22 и подвижный 23 контакты третьего коммутатора 24, неподвижные 25 и 26 и подвижный 27 контакты четвертого коммутатора 28..

На фиг.2 обозначены: первая зависимость 29 изменения уровней составляющих результирующего колебания от изменения величины реактивной нагрузки; вторая зависимость 30 изменения уровней составляющих результирующих колебаний от величины изменения реактивной нагрузки при подключении активно-реактивной нагрузки; точка 31 равенства уровней активной и реактивной составляющих результирующих колебаний.

В качестве источника и измерителя 1 использован измеритель РЧ-11, а в качестве переменной реактивной нагрузки 10 - измерительная линия Р1-17.

Устройство работает в четырех режимах .

В первом режиме электромагнитные колебаний постоянной мощности и частоты с вы/года источника 1 , соединенного с неподвижными контактами 13 и

0

5

0

5

0

5

0

5

2Ь коммутаторов 16 и 28 соответственно, через замкнутые контакты 17 и 19 коммутатора 20 подают в цепь общего вывода 7 четырехполюсника 3,сигнальный вход которого через замкнутые контакты 22 и 23 коммутатора 24 соединен с общим выводом 12 источника 1, а выход 4 четырехполюсника через замкнутые контакты 14 и 15 коммутатора 16 подключен к входу тройника 9 нагрузки 8. Первый выход тройника 9 соединен с входом реактивной нагрузки 10, выполненной регулируемой, а второй выход тройника 9 не нагружен. Изменяя величину реактивной нагрузки 10 не менее трех раз, измеряют измерителем, объединенным с источником 1 в один прибор, уровни активных и реактивных составляющих результирующих колебаний на входе измерителя J, по значениям которых определяют известным способом первую зависимость 29 (фиг.2) изменения уровней составляющих результирующих колебаний в цепи общего вывода 7 четыреполюсника 3 от изменения величины реактивной нагрузки 10.Затем выход 4 четырехполюсника 3 через последовательно соединенные замкнутые контакты 14 и 15 коммутатора 16 и второй выход тройника 9 нагружают дополнительно на активное сопротивление 11 и вновь подают электромагнитные колебания в цепь общего вывода 7 четырехполюсника. Изменяя величину только реактивной нагрузки 10 не менее трех раз,выделяют измерителем 1 активные и реактивные составляющие результирующих колебаний, уровни которых измеряют. Но этим уровням известным способом определяют вторую зависимость 30 (фиг.2) изменения уровней составляющих результирующих колебаний от изменения только величины реактивной нагрузки 10. Полученные зависимости 29 и 30 сравнивают между собой и регистрируют уровни активной и реактивной составляющих 31 (фиг.2), одинаковые для обеих зависимостей, которые характеризуют величину проводимости Yg- матрицы проводимости четырехполюсника.

Во втором режиме электромагнитные колебания с выхода источника 1 через последовательно соединенные замкнутые контакты 25 и 27 ког мутатора 28 и замкнутые контакты 21 и 23 коммутатора 24 подают на сигнальный вход 2 четырехполюсник 3, клеммы 5 и 6 кото

рого, соединенные в общий вывод , через замкнутые контакты 18 и 19 коммутатора 20 подключены к общему выводу источника I, а выход 4 четырехполюсника через последовательно соединенные замкнутые контакты 14 и 15 коммутатора 16, тройник 9 и реактивную нагрузку 10 соединен с общим выводом источника, Второй вывод тройника 9 не нагружен. Изменяя величину реактивной нагрузки 10 не менее трех раз, выделяют активные и реактивные составляющие результирующих колебаний на входе измерителя 1, не изменяют их уровни, по значениям которых известным способом определяют первую зависимость 29 (фиг.2) изменения уровней составляющих результирующих колебаний на сигнальном входе 2 четырехполюсника от изменения величины реактивной нагрузки 10. Затем выход 4 четырехполюсника 3 через последовательно соединенные замкнутые контакты 14 и 15 коммутатора 16 и второй выход тройника 9 дополнительно нагружают на активное сопротивление 1, на сигнальный вход 2 четырехполюсника через последовательно соединенные замкнутые контакты 25 и 27 коммутатора 28 замкнутые контакты 21 и 23 коммутатора 24 снова подают электромагнитные колебания с выхода источника.

Изменяя величину только реактивной нагрузки 10 не менее трех раз, веделя ют на входе измерителя 1 активные и реактивные составляющие результирующих колебаний и измеряют их уровни, по значениям которых известным способом определяют вторую зависимость 30 (фиг.2 ) изменения уровней результирующего колебания от изменения величины только реактивной нагрузки 10. Полученные зависимости 29 и 30 (фиг.2) сравнивают между собой и регистрируют Уровни активной и реактивной составляющих результирующих колебаний, одинаковые для обеих зависимостей, которые характеризуют величину проводимости Y матрицы проводимости че- тырехполюсника.

В третьем режиме электромагнитные колебания с выхода источника 1 подают на выход 4 четырехполюсника 3 через замкнутые контакты 13 и 15 коммутатора 16, при этом сигнальный вход 2 четеырехполюсника 3 через по- следовательно соединенные замкнутые контакты 21 и 23 коммутатора 24 и

10

15

20

- 50

55 .

закнутые контакты 26 и 27 коммутатора 28 подключен к входу тройника 9, первый выход которого .оединен с входом реактивной нагрузки 10. Общий вывод 7 четырехполетслика через замкнутые контакты 18 и П коммутатора 20 . подключен к общему выводу 12 источника I. Второй выход тройника 9 не нагружен. Изменяя величину реактивной нагрузки 10 не менее трех раз, выделяют активные и реактивные составляющие результирующих колебаний на входе измерителя 1 и измеряют чх уровни, по значениям которых известным способом определяют первую зависимость 29 (фиг.2У изменения уровней составляющих результирующих копабаний на выходе четырехполюсника 3 от изменения величины реактивной нагрузки 0. Затем вход 2 четырехполюсника 3 через последовательно соединенные замкнутые контакты 21 и 23 коммутатора 24 и замкнутые контакты 26 и 27 и пторой 25 выход тройника 9 нагружают дополнительно на активную нагрузку I к снова подают с выхода источника 1 электромагнитные колебания на выход 4 четырехполюсника 3 через замкнутые контакты 13 и 15 коммутатора 16.

Изменяя только величину реактивной нагрузки 10 не менее трех раз, выделяют активные и реактивные составляющие результирующих колебаний на входе измерителя 1 и измеряют их уровни, по значениям которых известным способом определяю вторую зависимость 30 (фиг.2) изменения уровней составляющих результирующих колебаний от изменения величины только реактивной нагрузки 10, Полученные зависимости 29 и 30 (фиго 2) сравнивают между собой и регистрируют уровни 31 активной и реактивной составляющих результирующих колебаний, одинаковые

30

35

40

45

для обеих зависимостей, которые характеризуют величину проводимости Ґг1 матрицы проводимости четырехполюсника.

В четвертом режиме электромагнитные колебания с выхода источника 1 подают на выход 4 четыр ехполюсника 3 через замкнутые контакты 13 и 15 коммутатора 16, При этом общий вывод 7 четырехполюсника 3 соединен через замкнутые контакты 18 и 19 коммутатора 20 с общим выводом источника 1 , а сигнальный вход 2 четырехполюсника через последовательное соедиценные замкнутые контакты 21 и 23 коммутатора 24 и замкнутые контакты 26 и 27 коммутатора подключены к входу тройника 9, первый выход которого сое- динен с входом реактивной нагрузки 10 а второй выход тройника 9 не нагружен. Установив в измерителе 1 фазу результирующих колебаний, равную четверти их длины волны, и изменяя при Ю этом величину реактивной нагрузки 10 не менее трех раз, выделяют активные и реактивные составляющие результирующих колебаний и измеряют их уровни, по значениям которых известным спо- 15 собой определяют первую зависимость 29 (фиг.2) изменения уровней составляющих результирующих колебаний на выходе 4 четырехполюсника 3 от изменения величины реактивной нагрузки 1020 Затем сигнальный вход 2 четырехполюсника через последовательно соединенные замкнутые контакты 21 и 23 коммутатора 24 и замкнутые контакты 26 и

ормула изобретения

Способ определения Y-параметров матрицы проводимости четырехполюсника, основанный на подаче электромагнитных колебаний постоянной мощности и частоты на вход, а затем на выходе четырехполюсника, выделении активной и реактивной составляющих результирующих колебаний на его входе, а затем на выходе при соответствующем изменении величины и характера нагрузки на выходе четырехполюсника, а затем на его входе и измерении уровней составляющих этих колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности определения, электромагнитные колебания подают в цепь общего вывода четырехполюсника, сигнальным входом соединенного с общим выводом источника электромагнитных колебаний, а выходом нагруженного на реактивную

27 коммутатора 28 и второй выход трои-25 нагрузку, и не менее трех раз выделяника 9 нагружают дополнительно на активную нагрузку 11 и снова с выхода источника подают электромагнитные колебания на выхо,п 4 четырехполюсника 3 через замкнутые контакты 13 и 15 коммутатора 16. Изменяя только величину реактивной нагрузки 10 не менее трех раз при установленном ранее на входе измерителя 1 сдвиге фаз на четверть длины волны, выделяют активные и реактивные сосотавляющие результирующих колебаний и измеряют их уровни, по значениям которых известным способом определяют вторую зависимость 30 (фиг.2) изменения уров- ней результирующих колебаний от изменения величины только реактивной нагрузки 10. Полученные зависимости 29 и 30 (фиг.2) сравнивают между собой и регистрируют уровни активной и реактивной составляющих регулирующих колебаний, одинаковые для обеих зависимостей, которые характеризуют величину сопротивления Z 2 матрицы сопротивлений четырехполюсника. Затем проводимости Y 12 и Y, матрицы проводимости четырехполюсника вычисляют по математическим выражениям

Y 1-ff33- i-Y« H j8-Yff-Y« 1 /4-Y.r (Y71-l/Z Vi .

neOr srY KY „-Y1t -Y41) /

) / .

ормула изобретения

Способ определения Y-параметров матрицы проводимости четырехполюсника, основанный на подаче электромагнитных колебаний постоянной мощности и частоты на вход, а затем на выходе четырехполюсника, выделении активной и реактивной составляющих результирующих колебаний на его входе, а затем на выходе при соответствующем изменении величины и характера нагрузки на выходе четырехполюсника, а затем на его входе и измерении уровней составляющих этих колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и точности определения, электромагнитные колебания подают в цепь общего вывода четырехполюсника, сигнальным входом соединенного с общим выводом источника электромагнитных колебаний, а выходом нагруженного на реактивную

ют активную и реактивную составляющие результирующих колебаний в цепь общего вывода четырехполюсника при соответствующем изменении величины нагрузки и измеряют их уровни, по значениям которых определяют первую зависимость изменения уровней составляющих результирующих колебаний в цепи общего вывода четырехполюсника от изменения величины реактивной нагрузки, затем выход четырехполюсника нагружают на активно-реактивную нагрузку, в цепь общего вывода которого подают электромагнитные колебания, и не менее трех раз выделяют активную и реактивную составляющие результирующих колебаний в этой цепи при соответствующем изменении величины только реактивной составляющей нагрузки и измеряют их уровни, по значениям которых определяют вторую зависимость изменения уровней составляющих результирующих колебаний от изменения величины реактивной нагрузки, а затем сравнивают эти зависимости и регистрируют уровни активных и реактивных составляющих результирующих колебаний, одинаковые для обеих зависимостей, и определяют известным способом параметр Y3J матрицы проводимости четырехполюсника, после чего электромагнитные колебания подают на сигнальный вход четырехполюсника, цепью общего вывода соединенного с общим выводом источника

электромагнитных колебаний, а выходом нагруженного на,реактивную нагрузку, и не менее трех раз выделяют активную и реактивную составляющие результирую щих колебаний на его входе при соответствующем изменении величины нагрузки и измеряют их уровни, по значениям которых определяют первую зависимость изменения уровней составляющих ре- зультирующих колебаний на входе четырехполюсника от изменения величины реактивной нагрузки, затем выход четырехполюсника нагружают на активно- реактивную нагрузку, а на его вход подают электромагнитные колебания и не менее трех раз выделяют активную и реактивную составляющие результирующих колебании в о той цепи, при соответствующем изменении величины только реактивной составляющей нагрузки и измеряют их уровни, по значениям которых определяют вторую зависимость изменения уровней составляющих результирующих колебаний от изменения величины реактивной нагрузки, а затем сравнивают эти зависимости и регистрируют уровни активных и реактивных составляющих результирующих колебаний, одинаковые для обеих зависимостей, и определяют известным способом параметр Y11 матрицы проводимости четырехполюсника, после чего электромагнитные колебания подают на выход четырехполюсника, сигнальным входом нагруженного на реактивную нагрузку, и не менее трех раз выделяют активную и реактивную составляющие результирующих колебаний на его выходе при соответствующем изменении ве- личины нагрузки и измеряют их уровни, по значениям которых определяют первую зависимость изменения уровней составляющих результирующих колебаний на выходе четырехполюсника от из- менения величины реактивной нагрузки, затем сигнальный вход четырехполюсника нагружают на активно-реактивную нагрузку, а на его выход подают электромагнитные колебания и не менее трех раз выделяют активную и реактивную составляющие результирующих колебаний в этой цепи при этом соответствующем изменении величины толь- ко реактивной составляющей нагрузки и измеряют их уровни, по значениям которых определяют вторую зависимость изменения уровней результирующих колебаний от изменения величины реактивной нагрузки, а затем сравнивают эти зависимости и регистрируют уровни активных и реактивных составляющих результирующих колебаний, одинаковые для обеих зависимостей, и определяют известным способом параметр Y матрицы проводимости четырехполюсника, после чего электромагнитные колебания подают на выход четырехполюсника, сигнальным входом нагруженного на реактивную нагрузку, и, изменяя на четверть длины волны фазу результирующего колебания, не менее трех раз выделяют активную и реактивчую составляющие результирующих колебаний на его выходе при соответствующем изменении величины нагрузки и измеряют их уров- них, по значениям которых: определяют первую зависимость изменения уровней составляющих результирующих колебаняй на выходе четырехполюсника от изменения величины реактивной нагрузки, затем сигнальный вход четырехполюсника нагружают на активно-реактивную натру:, ку, а на его зыход подают электромагнитные колебания и не менее трех раз выделяют активную и реактивную составляющие результирующих колебании в этой цепи при соответствующем изменении только реактивной составляющей нагрузки и измеряют кх уровни, по значениях которых определяют вторую зависимость изменения уровней результирующих колебаний от изменения величины реактивной нагрузки, а затем сравнивают эти зависимости и регистрируют уровни активных и реактивных составляющих результирующих колебаний, одинаковые для обеих зависимостей, и определяют известным способом параметр матрицы сопротивлений четырехполюсника, после чего определяют параметр Yti-матрицы проводимости четырехполюсника из математического выражения

Y« Y33-Y н-Y «)/2- t(Y „-Ґ„ -У„ f/ /4-Y,, (Y41-I/Z41)JW,

а параметр Y4f матрицы проводимости - из-математического выражения

teV -tfz1 )/

I, J., u гг 11 ьгг)

lm

31

Фиг. 2

Изобретение может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых приборов в процессе их производства и исследования. Целью изобретения является повышение достоверности и точности характеристических параметров матрицы проводимости четырехполюсника. Устройство, реализующее способ, содержит измеритель 1 электромагнитных колебаний, четырехполюсник 3, нагрузку 8, содержащую тройник 9, реактивное 10 и активное 11 переменные сопротивления. Способ предусматривает неоднократное изменение величины реактивной нагрузки и выделение измерителем 1 активных и реактивных составляющих результирующих колебаний, уровни которых измеряют, и обработку этих данных для получения соответствующих измеряемых параметров. 2 ил.