Устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей Советский патент 1982 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к устройствам для измерения и контроля параметров полупроводниковых приборов . при их изготовлении и массовом использовании.

Устройство предназначено для измерения токов утечки обратных токов 1о6р , максимальных прямых н обратных напряжений полупроводниковых вентилей.

Известно устройство,содержащее регулирующий потенциометр, трансформатор, выпрямитель с конденсатором фильтра, параллельно которому переключатель рода измерения подсоединена последовательная цепь из резистора пусковой кнопки и зарядного конденсатора, разрядный регистор, устройства измерения напряжения и тока, испытательное напряжение в котором формируется при нажатии пусковой кнопки. Измерение токов и напряясе-;ния ведется визуально 1.

Недостатками этого устройства являются низкая точность.измерения, обусловленная большой длительностью процесса измерения, так как измерение произ-водится визуально, и нагреванием при этом испытуемого прибора, а также ручной регулировкой напряжения; низкая производительность,связанная с ручно,; регулировкой} не гарантируется сохранность испыТ1уемого прибора в процессе измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для испытания полупроводниковых вентилей, при низкой частоте следования испытательного напряжения, со10держас1ее накопительный конденсатор, подключенный к питающей сети через защитный тиристор и токоограничивающий резистор, индуктивность, встречно-параллельно включенные коммутиру15ющий тиристор, и диод, блок управления защитным тиристором, источник опорного напряжения, блок управления коммутирующим тиристором, согласующий трансформатор, вторичная повьпиаю20щая обмотка которого соединена через защитный диод и шунт с клеммами для подсоединения испытуемого вентиля, сравнивгиоьчий блок по напряжению и току, усилитесь и измеритель 2.

25

Недостатками известного устройства являются низкай точность измерения, связанная с тем, что при нестабильности во времени напряжения.сети и параметров элементов,с помощью которых

30 (Ьормируготся испытательные импульсы напряжения, в данном устройстве невозможно добиться точного установле ния зайанной амплитуды напряжения на испытуемом вентиле, так как подстро ка амплитуды испытательного напряжения, осуществляемая цепью обратной связи, ведется дискретным изменение угла задержки включения защитного ти ристора в промежутке между испытательными импульсами напряжения; малое быстродействие, связанное с тем что для формирования даже одного цик ла заряда и разряда накопительного конденсатора необходимо несколько периодов напряжения питающей сети. При отклонении амплитуды напряжения на испытуемом вентиле от заданной величины -необходимы повторные циклы заряда и разряда накопительного кон денсатора; ограниченные функциональ ные возможности вследствие того, что при испытании полупроводниковыхвен тилей в закрытом состоянии устройство позволяет измерять только ток утечки и обратный ток при приложении к испытуемому вентилю соответствующего по величине и полярности импуль са испытательного напряжения и не измеряет максимально допустимые прямые и обратные напряжения при устано ленных значениях тока утечки или обратного тока, при этом устройство не гарантирует сохранности испытуемого вентиля, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей повышение точности и быстродействия измерения. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения перамет ров полупроводниковых вентилей, содер .щее повышающий трансформатор,токоогр ничивающий резистор, конденсатор, электронный ключ, выпрямительный элемент, токоизмерительный шунт, пер вый вывод которого соединен с одной из клемм для подключения используемого вентиля и с первым входом измерительного блока, а второй вывод с вторым входом измерительного блока, усилитель, источник опорного напряжения, два компаратора и блок управления, введены генератор линейно нарастающего напряжения, сумматор, измеритель интервалов времени, аттенюатор, балансный модулятор и генератор прямоугольных импульсов причем выход генератора прямоугольных импульсов | соединен с управляющим входом балансного модулятора,. которого через усилитель соединен, с выводами первичной обмотки повышающего трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с выпрямительным элементом, первый выход которого через токоограничиваю щий резистор соединен с одной обклад кой конденсатора, другая обкладка которого соединена со вторым входом выпрямительного элемента, а параллельно конденсатору включены;электронный ключ, аттенюатор и клеммы для подключения исследуемого вентиля, первый вывод токоизмерительного шунта соединен с первым входом первого коЛпаратора, второй вход которого сое динен с выходом источника опорного напряжения, а выход первого компаратора соединен с одним из входов bjfoKa управления, к другому входу которого подсоединена входная клемма устройства, первый выход блока управления соединен с управляющим входом электронного ключа, второй выход - с измерителем интервалов времени и входом генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого включен на первый вход второго компаратора и первый вход сумматора, второй вход которого соединен С выходом второго компаратора, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора, а выход сумматора соединен с другим вхоДС1М балансного модулятора. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, балансный модулятор 2, усилитель 3, повышающий трансформатор 4, мостовой выпрямительный элемент .5, токоограничивающий резистор б, конденсатор 7, разрядный резистор 8, аттенюатор 9, электронный ключ 10, клеммы 11 и 12 для подключения испытуемого прибора, токоизмерительный шунт 13, измерительный блок 14, первый компаратор 15, источник 16 опорного напряжения, блок 17 упра вления, измеритель 18 интервалов времени, генератор 19 линейно нарастающего напряжения, вто- рой компаратор 20 и сумматор 21. Устройство работает следующим образом. . Величина опорного напряжения источника 16 устанавливается пропорционально значению тока уставки. При измерении величины тока утечки lijj или обратного тока IQ по сигналу Пуск на первом выходе блока 17 управления формируется управляющий прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна амплитуде напряжения на испытуемом приборе, при которой необходимо произвести измерение тока. При этом запус.кается генератор 19, выходное напряжение которого нарастает п6 линейному закону с заданной скоростью, это напряжение поступает на первый вход второго комаратора 20 и через сумматор 21 подается на аналоговый вход балансного модулятора 2, на управляющий вход которого с генератора 1 поступают управляющие двухполярные прямоугольные импульсы со Скважностью Q 2, причем период

колебаний этих импульсов во много раз меньше длительности линейно .нарастающего импульса. С выхода балансного модулятора 2 двухполярные импульсы, нарастающие по линейному закону, через усилитель 3 и повышающий трансформатор 4 подаются на (мостовой) выпрямительный элемент 5 и повышающий трансформатор 4 подаются на (мостовой) выпрямительный элемент 5,

С выхода мостового выпрямительного элемента 5 однополярные импульсы напряжений, амплитуда которых нарастает по линейному закону, через резистор б поступают на конденсатор 7. -В результате на клеммы 11 и 12 для подключения испытуемого прибора формируется линейно нарастающее напряжение. При отклонении напряжения от линейно нарастающего с аттенгоатора 9 часть этого напряжения поступает на второй вход компаратора 20, вырабатывающего сигнал рассогласования.Этот сигнал .рассогласования поступает на второй вход сумматора 21, где суммируется с линейно нарастающим сигналом генератора 19. При это устраняется погрешность отклонения нарастающего напряжения на испытуемом приборе от линейного закона. По окончании управляющего импульса с первого выхода блока 17-управления выходное напряжение генератора 19 падает до нуля, а с второго его выхода - на вход ключа 10 поступает управляющий сигнал. При этом ключ 10 открывается, а конденсатор 7 разряжается через резистор 3 и ключ 10, а измерительный блок 14 измеряет напряжение на токоизмерительном шунте 13, пропорциональное амплитудному значению тока утечки ly-m или обратного тока o5-p г испытуемого прибора. В случае превышения этими значениями токов величины тока уставки срабатывает компаратор 15, и со второго выхода блока 17 управления на ключ 10 поступает сигнал включения. При этом напряжение с импульсного прибора снимается.

При измерении максимального прямого и-прмккс или обратного UoSpj-wwc при известной уставке по току )по сигналу Пуск с первого выхода блока 17 управления начинает формироватся управляющий прямоугольный сигнал, которым запускается генератор 19 В результате на испнлтуемом приборе формируется линейно нарастающее напряжение. При этом увеличивается ток утечки I yrti или обратный ток 1о5р и при равенстве напряжения, снии аемого с -токоизмерительного шунта. 13, опорному напряжению источника 16, срабатывает компаратор 15, выходной сигна которогопоступает на вход 17 управления. В этот момент заканчивается;

формирование управляющего прямоугольного импульса с первого выхода блока 17 управления, длительность которого пропорциональна амплитуде линейно нарастающего напряжения на испытуемом приборе при заданной уставке тока утечки I утп или обратного тока о5р Измеритель 18 измеряет длительность этого импульса. Одновременно при срабатывании компаратора 15 со второго выхода блока 17 управления вырабатывается сигнал управления ключом 10, который при этом разряжает конденсатор 7, подготавливая его к следующему циклу измерения.

Таким образом,измерение каждого параметра происходит за время формирования одного испытательного импульса, амплитуда которого пропорциональна длительности управляющего импульса с блока 17 управления. Линейный закон нарастания испытательного напряжения обеспечивается цепью следящей обратной связи. При этом точное установление амплитуды испытательного, напряжения осуществляется и течение одного цикла измерения, не требуется длительного времени накопления .энергии от сети, а также Ъарантируется сохранность испытуемого прибора. Формирование линейно нарастающего испытательного импульса, скорость которого можно менять, позволяет также устранить погрешность измерения, связанную с наличием емкостного тока прибора.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей,содер.жащее повышающий трансформатор, токоограничивающий резистор, конденсатор, электронный ключ, выпрямительный элемент, токоизмерительный шунт, первый вывод которого соединен с одной из клемм для подключения исследуемого вентиля и с первым входом измерительного блока, а второй вывод с вторым входом измерительного блока усилитель, источник опорного напряжения, два компаратора и блок управле ния, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения точности и быстродействия измерения, в введены генератор линейно нарастающего напряжения, сумматор , измеритель интервалов времени, аттенюатор, балансный модулятор и генератор прямоугольных импульсов, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом балансного модулятора, выход которого через усилитель соединен с выводами первичной обмотки повышающего трансформатора, выводы вторичной обмотки которого соединены с выпрямительным элементом, первый выход которого через токоограничивающий резистор соединен с одной обкладкой конденсатора другая обкладка которого соединена с BTopfcJM выходом выпрямительного эле мента, а параллельно конденсатору включены электронный ключ, аттенюатор и клеммы для подключения исследуемого вентиля, первый вывод токоизмерительного шунта соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход первого компаратора соединен с одним из входов блока управления, к другому входу которого подсоединена входная клемма устройства, первый выход блока управления соединен с управляющим входом электронного ключа, второй выход - с измерителем интервалов времени и входом генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого включен на первый вход второго компаратора и первый вход суЬлматора, второй вход которого соединен с выходом второго ког.шаратора, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора, а выход сумматора соединен с другим входом балансного модулятора. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тиристоры. Технический сравочник. Под ред. В.Д.Лабунцова и др.м;, Энергия 1971, с.446-447. 2.Авторское свидетельство СССР 438950, кл.С 01 R 31/26, 1973 (прототип) .