Устройство для измерений характеристик переключающего элемента Советский патент 1979 года по МПК G01R31/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА

мента, содержащее генератор прямо угольных импульсов, блоки модуляции амплитуды импульсов, суммирования, задержки и модуляции яркости луча осциллографа, осциллограф с дифференциальным усилителем, включенным на вход горизонтального отклонения луча, ограничитель тока и резистор, включенный последовательно с испытуемьхм переходом |43.

Известное устройство обеспечивает хорошее качество наблюдаемых характеристик и получение возможности наблюдать характеристики релаксирующйх р - Vi -переходов. Однако оно обеспечивает, измерения только электрических характеристик переключающих приборов и не пригодно для измерения временных зависимостей температуры проводящего капала при одновременном наблюдении импульсной вольтамперной характеристики

Для точного измерения температуры, как правило, необходимо ; обеспечить равенство температуры во всем объеме камеры устройства, что требует достаточно длительной вьщержки.. А это непригодно для измерения характеристик переключающих приборов, состояние -и, соответственно, характеристики которых при длительном воздействии электрическим напряжеш-ieM мейяются со Бргеиенем

Цель предлагаемого изобретения -. . расширение функциональньтх возможностей устройства, .: .

Она достигается тем, чтЬ в устройство введены второй осциллограф, два генератора импульсов напряжения, имПульсн1 1й радиометр с ййдикатором, два диода, волновод, закороченный на конце в котором помещен испытуемый элемент и генератор управляющих импульсов на.прялсения, первый выход которого соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, а второй - непосредственно со входом первого генератора импульсов напряжения и входом синхронизации втррого осщллографа, а -через блок задеряски он соединен со входом второго генератора, одновременно, к тем же выходам через диоды подключен блок модуляции яркости луча первого осциллографа, ко второму входу блока суммироввкия подключен выход первого генератора, а выход блока суммирования через ограни штель тока соединен с резис.тороК,1 ВХОД вертикального отклонега1Я первЪго осциллографа соединен .с аналогичШз1М входом второго осциллографа

4

а второй вход Второго осциллографа подсоединен ко входу импульсного радиометра с индикатором, второй вход которого соединен с выходом волновода. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Оно состоит из генератора 1 управляющих импульсов напряжения, генераторов 2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения, блока 4 Модуляции амплитуды импульсов, блока 5 суммирования, ограничителя 6 тока, постоянного резистора 7, испытуемого р- П перехода 8, дифференциального усилителя 9, первого осциллографа 1О, диодов ill и 12, блока 13 модуляции яркости луча, импульсного радиометра 14, индикатора 15, блока 16 задержки, генератора 17 импульсов напряжения, второго осциллографа ISj волновода. 19.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Управляющие сигналы, вырабатываемые генератором 1, попеременно запускают генераторы 2 и 3 , прямоугольных импульсов напряжения. При помощи блока 4 формируется последовательность прямоугольныхимпульсов монотонно от импульса к импульсу изменяющейся амплитудой. Эта последовательность импульсов используется для измерения импульсной, вольтамперной характеристики. При пбмощи блока 5 она складьтвается с последовательностью импульсов, поступающих от генератора 3. Суммарное напряжение через ограничитель 6, который предназначен для ограничения . тока при переключении исследуемого элемента в низкоомное состояние и тем самым предотвращения .его Выхода из строя, поступает на вход измерительной цепи, который состоит из сопротивления 7/и испытуемого р-П перехода 8, помещенного в волновод 19.

Одновременно с запуском генераторов 2 и 3 через диоды 11 и 12 запускается блок 13 Модуляции яркости луча осциллографа, который вырабатывает импульсы напряжения, сдвинутые по отнощению начала формирования импульсов на выходах указанных генераторов. Величина этого сдвига выбирается несколько большей; продолжительности переходных процессов в измерительной цепи. При этом сумма сдвига и длительности ;импульса, вырабатываемого блоком 13 не превышает длительности любого из импульсов, поступающих на вход измерительной цепи. При поступлении импульса от блока 13 на вход Z осциллографа 10 на экране последнего .появляется светящаяся точка. Ее координаты пропорциональны напряжению на исследуемом элементе и току через него.

Радиометр 14 измеряет шумовую температуру, которая отсчитывается по показаниям индикатора 15, только в короткий интервал времени, когда на его вход управления поступает импульс от генератора 17. Запуск последнего происходит сигналом от блока 16 регулируемой задержки, запускаемого в свою очередь синхронно с генератором 3. Длительность импульса на выходе генератора 17 намного меньше, а его максимальная задержка не превышает длительности импульса, вырабатываемого генератором

3.

Таким образом температура исследуемого элемента измеряется только в том случае, когда на него поступает . смещающий импульс от генератора 3. Форма этого импульса наблюдается на экране осциллографа 18, запускаемого синхронно с его подачей на исследуемый элемент. Момент измерения температуры устанавливается соответствующей регулировкой блока 16 и контролирует- - ся на экране осциллографа 18 по сдвигу начала формирования сигналов, поступающих от измерительной цепи и генератора 17.

Задержка между сигналами на выходах генератора 1 и частота их следования подобрана таким образом, что запуск каждого из генераторов 2 и 3 происходит не раньше, чем напряжение на . выходе другого уменьшается до нуля.

Следовательно, импульсы напряжения, используемые для смещения при измерениях температуры, появляются на входе измерительной цепи в промежутках между импульсами, предназначенными для измерения вольт-амперной характеристики. Таким образом, на экране осциллографа 1О в виде последовательности яркостных меток наблюдается импульс- . ная вольт-амперная характеристика исследуемого переключателя, на фоне которой более высокой яркостью выделяется точка, соответствующая напряжению и току смещения при температурных измерениях.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность провести принципиально новые исследования, т.е. исследования изменения со временем температуры проводящего канала при моностабильном переключении полупроводниковых переключающих элементов. Такие исследовашгя могут дать непосредственную информацию о физической природе явления переключения и о температурном режиме работы элемента, что особенно важно при усо вершенствовании известных и разработке новых полупроводниковых переключателей. Одновременное наблюдение вольтамперной характеристики при указанных температурных измерениях дает возможность контролировать деградацию исследуемых элементов, в частности, изменения их электрических параметров, происходящих при воздействии смещающего напряжения, что обеспечивает высокую надежность полученных результатов,

Формула изобре те н и я

Устройство для измерения характеристик переключающего элемента, содержа5щее генератор прймоугольных импульсов, блоки модуляции амплитуды импульсов, суммирования, задержки и модуляции яркости луча осциллографа, осциллограф с дифференциальным усилителем,

0 включенным на вход горизонтального от клонёния луча, ограничитель тока и резистор, включенный последовательно с испытуемым р -л - переходом, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены второй осциллограф, два генератора импульсов напряжения, икшульсный радиометр с индикатором, два диода, волновод, закороченный на конце, в котором помещен испытуемый элемент, и генератор управля. импульсов напряжения, первый выход которого соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, а вто5рой - непосредственно со входом первого генератора импул ов напряжения и синхронизации второго осциллографа, а через блок задержки он соединен со входом второго генератора, одновременно

0 к тем же выходам через диоды подключен блок модуляции яркости Луча первого осциллографа, ко второму входу блока суммирования подключен выход первого генератора, а выход блока суммирования

5 через ограничитель тока соединен с резистором, вход вертикального отклонения первого осциллографа соединен с аналогичным входом, второгоосциллографа, а

второй вход второго осциллографа подсоединен к выходу второго генератора импульсов и ко входу импульсного радиометра с индикатором, второй вход которого соединен с выходом волновод

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, -Патент США № 3264563, кл. 324-158, 1963,

2.Ван-дер-Зил А. Флуктуации в радиотехнике и физике, М., Госэнергоиздат, 1958.

3.Федотов Я. А., Аронов В. Л. Испытание и исследование полупроводниковых приборов, М., Высшая школа 1975,, с. 232.

4.Ав.торское свидетельство СССР № 280679, кл. Q 01 Т 36/26, 1968.