Устройство для измерения характеристик нелинейных элементов Советский патент 1981 года по МПК G01R31/26 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при создании устройств для измерения характеристик полупроводниковых нелинейных элементов .

Известно устройство для измерения вольтамперных характеристик нелинейных элементов, содержащее осциллограф, блок модуляции яркости луча осциллографа, измерительную цепь, представляющую собой последовательно соединен-ный элемент и постоянный резистор, к которой подключенисточник меняющегося со временем напряжения 11 .

Недостатком этого устройства является малая точность измерения при исследовании характеристик элементов, чувствительных к изменениям температуры. При этом она зависит от интервала напряжения и токов, в котором проводятся измерения. Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединенсо входом первого генератора прямоугольных импульсов и через один-из диодов - со входом блока модуляций

яркости луча, а второй выход соединен соответственно со входом второго гёнера.тора прямоугольных импульсов, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод - со входом блока модуляции яркости луча, выход которого соединен со входом второго осциллографа, специальные входы кото10рого через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничителя тока и одним из выводов постоянного резистора, другой вывод которого соответственно соединен с одним из сигнальных вхо15дов первого осциллографа и с одним из выводов измеряемого нелинейного элемента, другой вывод которого соединен с волноводом, при этом выход

20 первого генератора прямоугольных импульсов соединен со входом блока модуляции а.мплитуда1 импульсов, выход которого соединен с одним из входов блока суммирования, другой вход ..

25 которого соединен с выходом второго .генератора прямоугольных импульсов, а его выход - со входом ограничителя-тока, выход блока задержки сое-, динен со входом генератора импуль}0- сов напряжения, выход которого соединен соответственно с другим сигнальным входом первого осциллографа и со входом стробирования модуляционного .радаометра, вход которого соединен с выходом волновода, и индикатор 2 .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения и большие затраты времени на согласов&ние . нагрузки с волноводным трактом.

Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измерений.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для измерения характеристик нелинейных элементов, содержащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со входом первого генератора прямоугольных импульсов и -через один из диодов - со входом, блока модуляции яркости луча, а второй выход соединен соответственно со входом йторого генератора прямоугольных импульсов, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод - со входом блока модуляции яркости луча выход которого соединен со входом второго осциллографа, сигнальные оды КОТОРОГО через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничителя тока и одним из выводов постоянного резистора, другой вывод которого соединен соответственно с одним из сигнальных входов первого осциллографа и с одним из выводов измеряемого нелинейного элемента, другой вывод которого соединен с волноводом, при этом выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен со входом блока модуляции амплитуды импульсов, выход которого, соединен с одним из входов блока суммирования, другой вход КОТОРОГО соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а его выход со входом ограничителя тока выход блока задержки соединен со входом генератора импульсов напряжения, выход которого соединен соответственно с другим «сигнальным входом первого осциллографа и со входо . стробирования модуляционного радио метра, вход которого соединен с вы входом волновода, и индикатор, снабжено управляемым сверхв лсокочастотным переключателем, двумя волноводными измерительными линиями, генератором сверхвысокочастотной мощности двумя преобразователями напряжения с аналоговой вычислительной машиной при этом сверхвысокочастотный переключатель включен в рассечку волновода между измеряемым .нелинейным элементом и входом .рдуляционного радиометра,, его управляющий вход

соединен с выходом генератора импульсов напряжения, а выход - со входом последовательно соединенных двух волноводных измерительных линий, подключенных к выходу гёнес ратора сверхвысокочастотной мощнос тй, управляющий вход .которого соединен с выходом генератора импульсов напряжения, причем зонды волноводных измерительных линий соединены со входами соответствуюш 1Х преобразователей напряжения, выходы которых, а также выход модуляционного радио-;метра соединены с cq.oтpeтqтвзющими входами аналоговой вычислительной машины, к выходу которой подключен

5 вход индикатора.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит генератор 1. управляющих импульсов, генераторы

0 2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения, блок 4 модуляции амплитуды импульсов, блок 5 суммирования, ограничитель б тока, постоянный резистор 7, испытуемый нелинейный элемент 8, дифференциальный усилитель 9, первый осциллограф 10, диоды 11, 12, блок 13 модуляции яркости луча, модуляционный радиометр 14, индикатор 15, блок 16 задержки, генератор 17 импульсов напряжения, второй

осциллограф 18, волновод 19, СВЧпереключатель 20, волноводйые измерительные линии 21 и 22, генератор 23 СВЧ-мощности, преобразователи 24 и 25 напряжения и аналоговую

5 вычислительную машину 26.

Устройство работает следуюднм образом.

Управляющие сигналыг вырабатываемые генератором 1, попеременно зй-.

0 пускают генераторы 2 и 3 прямоуголь ных импульсов напряжений , а также блок 13 модуляции яркости луча, кото,рые запускают блоки 4 и 5, предназначенные для подачи на нелинейнУй

C элемент 8 через ограничитель б тока и резистор 7 последовательности прямоугольных импульсов с меняющейся амплитудой для измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) смещающехо импульса, во время которого

измеряется температура .алемента, а также высвечивания на :осциллографе 18 светящейся точки, с,.координатами, пропорциональными 1 1а1П гяжениюна образцеи току через него.

5 Радиометр 14 измеряет СВЧ шумовую мощность Q(j, поступающую с образца в случае его рассогласования с волноводным трактом измерения, только в интервал времени, когда

0 на его вход синхронизации поступает импульс напряжения от генератора 17 с блока 16- задержки, запускаемом синхронно со смещающим импульсом от генератора 3. Форма этого импульса, аотакже момент измерения температуры, устанавливаемой регулировко блока 16, контролируется на осцилло графе 10. Кроме того, радиометр 14 измеряет поступающую шумовую мощ ность в том случае, когда эдемент 8 подсоединен с помощью СВЧ-преключа теля 20 на вход радиометра. Это осушествляется управлёиием СВЧ-пере ключателя импульсами синхронизации радиометра, Прл этом вход измерительнбй линии 21 закрыт. В промежут ках между этими импуль.сами элемент 8 подсоединен ко входу генератора 23 СЕЧ-мощности через волноводные измерительные линии 21 и 22, который запускается импульсом , управляющим радиометром. Напряжения, сни маемые с зондов волноводных измерительных линий, настроенных на макси мальное и минимальное значение напряженности электромагнитного поля ( Емакс , соответственно; стоячих волн, необходимые для определения, коэ циента стоячей волны (KCB -Iljiiess ), подаются на блоки vn-in преобразователей 24 и 25 импульсного напряжения в постоянное и с них вместе с постоянным напряжением, снимаемым с выхода радиометра 14, на входыаналоговой вычислительной машины 26. Аналоговая вычислительная машина производит алгебраически операции по формуле пересчета, поступающей с образца шумовой мощности Gltj в шумовую температуру образца Тщ в случае, когда шумовая телт1ература волновода равна нулую, а коэффициент пропускания равен единице, и регистрирует их индикатором 15. . Расчет производится по соотнсше200dU- 293 Til + 293 1 -гОЛа;Г - коэффи где d -5:;„ КСВ+1 циент отражения образца, эталон шумовой мощности ради метра. Таким образом, устройство дает возможность провести измерение температуры нелинейных элементов, когд существует рассогласование с волноводным трактом измерения, что повышает точность измерения и позволяет производить измерения практически при любом значении тока. Использова ние аналоговой вычислительной машин автоматизация процесса измерения КСВ и шумовой мощности, позволяющие регистрировать указанные величины непрерывно в процессе измерения : вместе с контролем деградации нелинейных элементов с помощью ВАК повышают точность измерения с одновре мен51ым увеличением проиэводитель:;OV:;TH труда. Формула изобретения Устройство для измерения харакГ- г Истик нелинейных -злементов, соде жащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со входом первого генератора прямо-v угольных импульсов и через один из. диодов - со входом блока модуляции яркости луча,а второй выход соединен соответственно со входом второго генератора прямоугольных импульсов, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод - со входом блока модуляции яркости луча, выход которого соединен со входом второго осциллографа, -сигнальные входы ;.котрррго через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничй-, теля тока и одним из выводов постоянного резистора, другой вывод которого соединен соответственно с одним из сигнальных входов первого осциллографа и с одним из выводов из1йёряемого нелинейного элемента, дру|гой вывод которого соединен с вол- ; |Новодом, при этом выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен со входом блока модуляции амплитуды импульсов, выход которого соединен с одним из входов блока суммирования, другой вход которого соединен с выходом второго генераг тора прямоугольных .импульсов, а его выход - со входом ограничителя тока, выход блока -задержки соединен со входом генератора импульсов напряжения, выход которого соединен соответственно с другим сигнальным входом первого осциллографа и со -входом стробирования модуляционного радиометра, вход которого соединен с выходом волновода, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, оно снаб- жено управляемым свёрхвысокочастотным г ереключателем, двумя волноводиыми измерительными линия да, генераIтором сверхвысокочастотной мощности, двумя преобразователями напряжения с аналоговой вычислительной машиной, при этом сверхчастотный переключатель ёключен в рассечку волновода между измеряемым нелинейным элементом и ВХОДО.М модуляционного радиометра, его управляющий вход соединен с выходом генератора импульсов напряжения, а выход - со входом гттоследо.ваТельно соединенных двух волноводных измерительных линий, подключенных к выходу генератора сверхвысокочастотной мощности, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов напряжения, причем зонды волноБОдных измерительных линий соединены со входами соответствующих преобразователей напряжения, выходы которых, а также выход модуляционного радиометра, соединены с соответствующими входами аналоговой вычислительной машины, к выходу 89236 которой подключен вход индикато,ра. Источники информации, принятые во внимание при экспертиз 08 1.Патент США 3.264.563, кл. 324-158, опублик. 1972 . 2.Авторское свидетельство СССР 646277, кл. G 01 R 31/26, 1976 (прототип).