Устройство для регистрации статического коэффициента передачи тока транзистора Советский патент 1980 года по МПК G01R31/26 

1-Ф - Изобретение относится к электрон ной промышленности и может быть ис пользовано для измерения параметров полупроводниковых приборов, в частности для регистрации изменений параметров транзисторов под действием различных дестабилизирующих факторов. Известны устройства для измерения статического коэффициента передачи тока транзистора, содержащее источник импульсного напряжения, ис точник постоянного напряжения, эми терное сопротивление, базовое сопро тивление, усилители и регистрирукие устройство и оСеспечиваюшие :измерё. ние параметров транзисторов в импул сном режиме i . Однако известные устройства обладают малой точностью, так как при воздействии различных дестабилизирующих факторов, например, температуры, ионизирующего излучения и т.д через базовое сопротивление тока базы протекает неуправляемый обратный ток коллектора, сравнимый по величине с базовым током и внося щий большую погрешность в измерения параметров на. малом сигнале, Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является устройство, которое содержит генератор импульсного напряжения с резистором, подключенным к эмиттеру испытуемого транзистора, генератор постоянного напряжения, подключенный к его коллектору, операционный усилитель с резистором в цепи отридательной обратной связи, подключенный к базе транзистора, ключ, запоминающий конденсатор, схему упрайления и регистратор 2. Для ускорения заряда запоминаюсцего конденсатора малым по величине обратным током коллектора ключ обыч,но замкнут и размещается перед началом импульса эмиттерного тока. Благодаря перезаряду запоминающего конденсатора прямым базовым током на нем производится вычитание из общего базового тока значения неуправляемого обратного тока коллектора и запсжинание напряжения, пропордионального статическому коэффициенту передачи тока. Недостаткам известного устройства является низкое быстродействие, определяемое тем, что ток базы, вызванный импульсным током эмиттеpa, имеет переходный rfpouecc do значительными выбросами. Особенно это относится к высокочастотньвл транзисторам. Для обеспечения удйвлетйорйтельной точности регистрации коэф фйдиента передачи тока величину ёмкости запоминающего конденсатора въ|бирают достаточно большой для 1 нтегриррвания выбросов тока, а период следования токовых импульсов - много больше времени Переходного процесса в базе транзистора.

Цель изобретения - повшиение быстродействия устройства, .

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено BToptJM ключом с запоминающим конденсатором и диффбренциальййм усилителем, причем входы ключей соединены с выходом операционного усилителя, выходы ключей - с дифференциальным усилителем, выход которого подключен к регистратору, входы - к запомиHaifbtaHM конденсаторай, а схема уп ЕгавЛёййя эйполнена в виде вух последовательно соединенных ифференцирующей цепочки, одновибратора и двух логических элементов в каждой, причем входы цепей подключена к выходу генератора импульсного нйпряжения, выход первой цепи соединен с управляющим электродом одного ключа через пятый логический элемент, выход второй цепи подклюх|Ш к г1ё &Ойу Sxojfy t iec Orcr rtBiPaчеткого элемента, второй вход которЬго связан с выходом генератора им-, пульсного напряжения через седьмой логический элемент, а выход соединён b управляйтим электродом другого клкна через восьмой логический

элет нт :

Описываемое устройство позволяет апомнить значения базы транзистора На одном запоминаюшеКГкб дёнйаторе /азначение обратно jrojка; .коллектора - на другом/ WnodTe вычитания напряяйния дифференциальным усилителем получить напряжение, пропорциональное lp/E,jjg + 4 , гдеХ амплитуда импульсов тока эммитера, статический коэффициент передачи тоКй эммитера, из которого легко дй эеДёляется и регистрируется

14 --. - . . - . . .. ... .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - импульсов базового тока испытуемого транзистора; на фиг. 3 временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу устройства.

.Устройство содержит испытуемый транзистор 1, генератор 2 пр струшного напряжения, эмиттерный резне-, тор 3, г енератор 4 импульсного напряжения Операционный усилител 5 с резистором б в цепи отрицательной обратной связи, аналоговые .кягочи и 8/запоминающие кс5нденсаторы 9

748302

и 10, дифференциальный усилитель 11, регистратор 12, схему 13 управления ключами, которая состоит из двух цепей, содержащих одновибраторы 14 и 15, дифференцирующие цепочки 16 и 17 и восемь логических элементов И-НЕ 18 - 25.

Устройство работает следующим образом.

Генератор импульсного напряжения через резистор 3 задает импульсный эмиттерный ток. Генератор постоянного напряжения 2 задает постоянное напряжение на коллекторе исгштуемого транзистора 1, благодаря чему в базе транзистора возникает импульсный ток iв (I) , форма которого приведена на фиг. 2.

Операционный усилитель 5 с резистором в цепи обратной связи 6.преобразует базовый ток в напряжение. Импульсы генератора импульсного Напряжения 4 поступают на схему управления ключами, где с помощью диффе{зенцируюших цепочек 16 и 17 и трех логических,элементов И-НЕ 18, 19, 21 включаются одновибратрры 14 и 15 Импульсы одновибраторов с помощью четвертого и пятого логических элементов 20 и 22 в одной цепи .преобразуются в импуЛЬсь управления ключом 7, а .с помощью шестого 23, седьмого 24 и восьмого 25 логических элементов во второй цепи - в импульсы уп1завления другим ключом 8 (см, временные диаграммы и и Ua на фиг. 3) Время выдержки одновибраторов выбирают равным времени переходного процесса , а длительность импульсов управления ключами i и Atij получается равной () ,как показано на фиг. 2. Импульсы )H Ji(- поступают на управляющие входы ключей 7 и 8, через которые осуществляется заряд конденсаторов 9 и 10. ОДИН конденсатор заряжается до напряжения ,ПрОггорционального величине тока в базе транзистора, а второй значению обратного тока коллектора. Так как пойтоянйая времени разряда конденсаторов определяется входным сопротивлением дифференциального усилителя 11, которое достаточно велйкб, тО Напряжения на конденсаторах остаются неизменными в промежутках между импульсами и, следовательно, остаются пропорциональными току в базе транзистора (t в ) и обратному току коллектора ( Т-сво ) соответственно.

Поскольку в устройст е исклю- :чёйо влияние выбросов тока базы ,. во время переходного процесса при вкйюЧенйН и вшслючении транзистора на заряд %онденсаторов 7 и 8, э-ги KOHJueHcaTOEtei уже не должны выполнять рОЛь интеграторов выбросов тока, а несут на себе функции интегрирования установившихся значений токов 1 и

1(й и запоминания напряжений, пропорциональных этим токам. Поэтому величина емкости этих конденсаторов может быть выбрана значительно меньше, чем в известном устройстве, сокращается период следования токовых импульсов и увеличивается быстродействие устройства.

После вычитания в дифференциальном усилителе 11 на регистрирующий пр.ибор поступает напряжение, пропорЦиокальное разности l -lceo е , по которому и осушествляют регистрацию изменений параметра. ,. Данное устройство может быть использовано для исследования изменений параметров полупроводниковых приборов, под действием дестабилизиру ших факторов, имеюших малое время воздействия.

Кроме того, устройство может быть использовано для автоматического контроля параметров полупроводниковых приборов при крупносерийном производстве, где существенную рольиграет скорость измерения параметров. Время измерения одного параметра в данном устройстве может быть снижен до единиц МКС по сравнению с единицами мс для известных устройств,т.е на несколько порядков.

Формула изобретения

Усту ойство для регистрации статическ го коэффициента передачи тока транзистора, содержащее генер тор импульсного напряжения с резистором, подключенным к эмиттеру испытуемого транзистора, хенератор постоянного напряжения, подключенный к его коллектору, операционный усилитель с резистором в цепи отрицательной, обратной связи, подключенный к базе транзистора, ключ, запоминающий конденсатор, схему управления и регистратор, о т л и ч аю m е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, устройство снабжено вторым ключом с запоминающим конденсатором и диффёренци-. альным усилителем, причем входы ключей соединены с выходом операционного -усилителя, выходы ключей - с дифференциальным усилителем, выход которого подключен к регистратору, входы - к запоминающим конденсаторам, а схема управления выпол5нена в виде двух цепей из последовательнЬ соединенных дифференцирующей цепочки, оДнЬвибратора и двух логических элементов в каждой, причем входы цепей подключены к выхо0ду генератора импульсного напряжения, выход первой цепи соединен с управляющим электродом одного, ключа через пятый логический элемент, выход второй цепи подключен к первому

5 входу шестого логического элемента, второй вход которого связан с выходом генератора импульсного напряжения через седьмой логический элемент, а выход соединен с управля0юидам электродом другого ключа через восьмой логический элемент,

Источники информации, принятые во вн 1мание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

5 № 347700, кл. Q 01 R 31/26, 1972.

2.Каплан Г.Д. и др. Измерение статических . параметров транзисторов приавтоматическом контроле. Измерительная техника , 1977,

0 №1, с. 66-68 (прототип).

1Л

Ui

Ut