Измеритель емкостей полупроводниковых конденсаторов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относитсяк контроль но-иэмерительной технике и предназна чено для измерения емкостей р-п-переходов и МОП-конденсаторов полупроводниковых структур. Известен измеритель емкости диодного перехода при помощи операционного усилителя, который содержит источник смещения, источник переменного тока, двухвходовый операционный усилитель, охваченный обратными связями по постоянному и переменному то кам, причем контролируемый прибор подключен к инвертирующему входу СУ, а названные источники - к неинвертирукяцему входу f 11 . Недостатком известного измерителя является низкая точность измерения при дистанционном контроле емкос тей полупроводниковых конденсаторов, обусловленная значительной величиной погрешности, вносимой паразитными емкостями лри удалении измеряемой ем кости от измерителя, а также использование двухвхсдового СУ ограничивает диапазон излюрения, так как обязательным условием работоспособности .такого усилителя является нгшичие на его входах синфазных сигналов, не превышакадих, как правило, 15В. Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель емкости р-п-перехода полупроводникового прибора, который содержит источник смещения, источник переменного тока, ОУ, подключенный входом к контактному устройству для включения испытуемого прибора и охваченный обратными связями по постоянному току псюредством резистора и низкочастотного повторителя, а попеременному - посредством конденсатора;согласующий трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с источником смещения; после.довательно соединенные дополнительный контакт и регулируемый делитель напряжения; коммутатор, выполненный в виде симметричного переключанвдего устройства и двух ключевых элементов; детектор, включеннь1й на выходе измерителя и совмещающий в себе функции вычитагсщего устройства. Согласующий трансфо матор, дополнительный контакт и регулируем депктель напряжения установлены в контактнбк устройстве. Первый выход симметричного переключающего устройства через один из ключевых элементов связан со вторичной обмоткой трансформатора,второй выход - через.другой ключевой элемент с делителем напряжения и со входом детектора, а ключевые элементы связаны между соббй-и подключены к выходу источника переменного тока 2 „ Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измерения емкооти, меньший максимально возможного, определяемого диапазоном выгодного напряжения детектора, совма акяцего в себе функции вычитаквдего устройства.Это объясняется тем, что веяичина сигнала С + с., , где Рпфр величина паразитной емкости а &%, - величина контролируемой емкофти, измеряется в первый измери-теЛгьный интервал, а компенсация параЭитной емкости осуществляется во второй, что в целом приводит к уменьшевию рабочего диапазона по измерений полезной емкости на величину параёитной, т.е. максимальное напряжение на выходе детектора определяет максимально бозможную иаме)яемую сумму паразитной и полезной составляющих емкости.

: Целью изобретения является повышенир точности контроля, а также расширение диапазона измерения измерителя

; Поставленная цель достигается тем, что измеритель емкостей полупрЬвсдниковых конденсаторов, содержа ций источник смещения, источник переменного тока, подключенный соответственно через первичную и вторичную обмотку согласующего трансформатора соответственно к сяному зажиму дл:я подключения измеряемого полупровсрникового конденсатора и с общей ши|ной измерителя, операционный усили тель, в цепь отрицательной обратной связи которого включены параллельно соединённые образцовьтй конденсатор и.низкочастотный повторитель, выход операционного усилителя соединен со входом детектора, а выход последнего соединен со входом вычитакщего блока, переключающий блок, первый и второй выходы jKOTppp- гр. соответственно соединены с управляющими входами одного и другого ключа, а выход последнего сбЗДинён со входом одного ключа снабжен коммутатором и запоминающим конденсатором, причем один вкод, коммутатора соединен с другим Зсшимом для подключения измеряемого конденсатора, а выход,со входом операционого усилителя, другой вход коммутатора соединен с третьим выходом переключающего блока, а одна обкладка запоминАющего конденсатора соединена со входом одного ключа, а другая обкладка с земляной шиной измерителя, выход вычитающего блока соединен со входом другого ключа, а управлякхций

Елод вычитающего блока соединен с выхацом одного ключа.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема измерителя емкостей полупроводниковых конденсаР 1-ОрОБ ,

Измеритель содержит источник сме-щекия 1. подключенный через развязываюэдий. конп,енсатор 2 и первичную обмотку согласумдего трансформатора 3

„ к однор зажим-у для подключения

испытуемого полупроводникового конденсатора 4, источник переменного тока 5, связанный через вторичную обмотку трансформатора 3 с земляной шиной, операционный усилитель 6,

S озозаченнЕлй обратной связью по постоHHHOf y току посредством низкочастотного повторителя 7, а по переменному - посредством образцового -конленсатора 8, коммутатор 9, переключа0 ЙДИй блок 10, например, жцуЬьий мультивибратор с пусковым входом, управлягаций связанными между собой ключами 11,12, 11ричем выход переключающеfro блока 10 соединен со вторым входом коммутатора 9, детектор 13, вход которого соединен с выходом операционного усилителя 6, вычитагаций блок 14, один вход которого соединен с выходом детектора 13, другой вход - со входом ключа 11, а выход, одновременно является выхоцом измерителя, со входом ключа 12, запоминаюций конденсатор 15, включенный между точкой соединения .ключей 11,12 и общей шиной измерителя (землей).

Измеритель работает следующим образом.

При поступлении сигнала пуск на вход переключающего блока 10, последний ф-ормирует импульс И, открыванзций ключ 12 . При этом происходит измерение паразитной составляющей емкости С пар между зажимами. Запоминазоций конденсатор 15, включенный между точкой соединения ключевых элементов 11,12 и общей шиной измерителя, заряжается сигналом с выхода вычитагацего блока 14, предварительно продетектированным посредством детектора 13. Этот сигнал пропорционален величине паразитной емкости С пар. По окончании импульса Uq переключающий блок 10 вырабатывает импульс , в результате чего открывается ключ 11, а ключ 12 закрывается, и напряжение DC запоминающего ковденсатора 13 прикладывается к другому входу вычитакадего блока 14, Одновременно с импульсом Ui- срабатывает коммутатор 9, подключающий полупроводниковый конденсатор 4 к зажимам.Один вывод

0 полупроводникового конденсатора 4 через первичную обмотку трансформатора 3 подключён к источнику смещения 1, через вторичную обьютку - к источнику переменного тока 5, а другой вы5 ход - через коми татор 9 соединен со /