Устройство для сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов Советский патент 1982 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к контрол&но-измерительной технике и может быть использовано для оперативного сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных полупроводниковых элементов {диодов, транзисторов и резисторов)..

Известно устройство для разбраковки полупроводниковых хтриборов, содержащее источник напряжения, формирователи, дифференциальный усйлитель первый и второй элементы сравнения 1

Недостатком известного устройства является низкая достоверность раз- браковки, обусловленная тем, что, сравнение вольт-амперных характеристик производится не во всем диапазоне токов и. напряжений вольт-амперной характеристики.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности является характериограф, содержащий блок регистрации, генератор импульсов, элемент И и реверсивный счетчик 2 .

Недостатком этого характериографа является низкая достоверность сравнения вольт-амперных характеристик и низкое быстродействие,-обусловленные тем, что оравнение осуществляет оператор визуально по экрану электроннолучевой трубки..

Цель изобретения - повышение достоверности результатов сравнения и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов, содержащее блок

10 регистрации, первый генератор импульсов, элемент И и реверсивный счетчик, введены инвертор, сумматор, формирователь, первый и второй элементы сравнения, второй генератор

15 импульсов, последовательно соединенные генератор случайного напряжения, полосовой фильтр, согласующий блок, соединенный выходом со входами первого испытуемого нелинейных элемен20тов и через инвертор со входом второго испытуемого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого испытуемого не25линейного элемента, выход - через формирователь с первым входом элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого генератора импульсов, выходом - с первыми входами первого

30 и второго элементов сравнения, вторые входы которых соединены с выходом второго генератора импульсов, а выходы - с соответствующими входами реверсивного счетчика, соединенного выходом с блоком индикации.

Па фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - кривые, пояс няющие. принцип, го действия.

Устройство, содержит генератор 1 случайного напряжения, полосовой фильтр 2, согласующий блок 3, первый используемый элемент (например диод) 4, инвертор 5, второй испытуемый элемент б, сумматор 7, формирователь 8, элемент И 9, генератор 10 импульсов, первый элемент 11 сравнения, второй генератор 12 -. импульсов, второй элемент 13 сравнения, реверсивный счетчик 14, блок 15 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Изобретение позволяет перейти от параметрического способа сравнения (измерения) вольт-амперных характеристик нелинейных элементов к непараметрическому. Переход от параметрического способа сравнения к непараметрическому осуществляется на основе использования в качестве испытательного напряжения с амплитудной распределенной во времени .Ct) по стан дартному эргодическому случайному процессу. Устройство позволяет осуществлять сравнение не отдельных (вполне определенных) значений вольтамперных характеристик, а их усредненных (интегральных) числовых характеристик, описывающих ход всей вольтамперной характеристики.

С выхода генератора 1 напряжение, пропорциональное случайному стациопарному процессу реализации Tt) (фиг.2а) и обладающему эргодическим свойством, через полосовой фильтр 2 и согласующий блок 3 поступает на первый элемент 4 и через инвертор 5 на элемент б. Полосовой фильтр представляет собой избирательную линейную систему и предназначен для получения плотности распределения вероятностей W() процесса (t), близкой к нормальному распределению (фиг.26) . Согласующий блок 3 обеспечивает условие согласования между выходом полосового фильтра 2 и входами элементов 4 и 6 и дает возможность варьировать математическое ожидание (т) и среднеквад ратическое отклонение процесса g , т.е. выбирать требуемый участок сравнения вольт-амперных характеристик. Инвертор 5, включенный перед входом элемента , обеспечивает цереобразующие полярности напряжения, что позволяет располагать кривые вольт-амперных характеристик .сравниваемых элементов в 1-ом и Ш-ем квадратах обобщенной характеристики (фиг.2в), для их

сложения с обратными знаками в блоке 7 . С выходов элементов 4 и 6 преобразованный процесс (t) поступает на сумматор 7 и с него на формирователь 8. На сумматоре 7 выделяется резистный сигнал, который поступает на формирователь 8 (блок).

Сформированные блоком 8 из непрерывного сигнала импульсы случайной последовательности поступают на один из входов элемента И 9. На другой вход элемента 9 от генератора тактовых импульсов 10 поступают стробирующие импульсы длительности Т, равной времени анализа процесса. Сформированные импульсы проходят через элемент 9 за время действия стробирующего импульса и поступают на входы элементов сравнения, 1состоящих из элементов 11 и 13. Элементами 11, 13 и счетчиком 14 производится оценка асимметрии кривой плотности распрделения вероятностей W () (фиг.2г), не имеющей уже нормальной плотности респределения вероятностей в силу прохождения случайного стационарного процесса через нелинейные безынерционные элементы 4 и б. Оценивается асимметрия относительно математи- .веского ожидания га процесса(t). Количественной оценкой асимметрии кривой W ( ) ртносительно т1е процесса 6,(t) является коэффициент асимметрии . В случае совпадения вольт-амперных характеристик испытуемых элементов 4 и б коэффициент асимметрии (f равен О, т.е. асимметрия кривой W() относительно т« отсутствует, в противном случае У 0 и асимметрия W () относительно т существует.

( -т } - является количественной характеристикой асимметрии кривой W(). Выражение для практического определения / при условии

(То - время корреляции процесса (t)) имеет вид:

Г, (T, ni5)-ll )dtHj,

где Y(T. m.) - относительное время пребывания процесса над уровнем mt; j - постоянный коэффициент

г (V oltitSI 3f2r- const.

Согласно (1) пропорционален относительному времени пребывания процесса под некоторым фиксированным уровнем, в данном случае т, причем

Y(Tim):() прм €,() mi,, где tj - длительность единичного выб роса процесса; Т - время анализа процесса. Элементы 11, 13 и 14 производят сравнение времени пребывания процесса выше математического ожидания т и временем пребывания ниже т, за время анализа Т. При этом равенство пребывания процесса выше и ниже означает, что Положительные выбросы случайной последовательности (вьлпе т«) -поступают на один из вхот дов элемента.11, а отрицательные выбросы ниже (т) - на элемент 13. I На другие входы элементов 11 и 13 поступают счетные импульсы от ге нератора импульсов 12. Единичные выбросы случайной после довательности элементы 11 и 13 преобразуют в последовательность счетных импульсов -Мсг число которых про порционально длительности единичных выбросов, т.е. ,(|t,) nNcr , (3) где NUP - счетные импульсы, поступаю щие с генератора 12;. п - коэффициент пропорциональ ности. Реверсивный счетчик 14 производи подсчет счетных импульсов, поступаю щих с элементов 11 и 13 и выдает ре зультат на блок регистрации 15 в ви де разности числа импульсов по первому и второму входам. Оценка асимметрии кривой плотное ти распределения вероятностей процесса (t) относительно п. в блоке 15 имеет вид: )(«сг-Мсг.) -И .t-). где k. , Nj - число -счетных импульсов с выхода элемента 11; ыГр - число счетных импульсов с выхода элемента 13. Блок регистрации 15 осуществляет индикацию коэффициента асимметри в цифровой форме. Таким образом, введение блоков 1-3, 5, 7, 8 и 11-13 позволяет осуществлять автоматическое сравнение вольт-амперных характеристик, исключить оператора из цикласравнения, что повышает достоверность контроля и быстродействия устройства. Формула изобретения Устройство для сравнения вольт-амперных характеристик нелинейных элементов, содержащее блок регистрации, первый генератор импульсов, элемент И, реверсивный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов сравнения и быстродействия устройства, в него введены инвертор, сумматор, формирователь, первый и второй элементы сравнения, второй генератор импульсов, последовательно соединенные генератор случайного напряжения, полосовой фильтр, согласующий блок, соединенный выходом с входом первого испытуемого нелинейного элемента и через инвертор с входом второго испытуемого нелинейного элемента, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого испытуемого нелинейного Элемента, выход - через формирователь с первым входом элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого генератора импульров, выходом - с первыми входами первого и второго элементов сравнения, вторые входы которых соединены с выходом второго генератора импульсов, а выходы с соответствующими входами реверсивного счетчика, соединенного выходом с б л оком индикации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 687419, кл. G 01 R 31/26, 1979. 2.Техническое описание характерографа, TR - 4802, (ЕМ6-1559). ВНР, 1975 (прототип).