Устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых переключателей с S-образной вольт-амперной характеристикой Советский патент 1983 года по МПК G01R31/26 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АМОРФНЫХ И СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОРОГОВЫХ ПЕРЕКШЧАТЕЛЕЙ с S-ОБРАЗНОЙ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

1 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерений и контроля параметров двухполюсников с S-образной вольт-амперной характеристикой, в частности для испытаний пороговых переключателей, выполненных на основе аморфных и стек лообразных полупроводников, окислов переходных металлов и др. Известно устройство для измерения параметров полупроводниковых приборов с 5 образной вольт-амперной характеристикой, которое содержит релаксационный генератор, состоящий из испытуемого переключателя с подключенной параллельно ему емкостью, которые сое динены через резистор с источником питания, амплитудные вольтметры с зак рЫтым и открытым входами и вольтметр, изменяющий разницу показаний ранее упомянутых вольтметров .13. Основным недостатком этого устройства является то, что в нем испытуе-А мыи пороговый переключатель, являющийся частью релаксационного генератора, подключен параллельно конденсатору, разрядный ток которого при переходе испытуемого переключателя в проводящее состояние достигает больших значений. Так как пороговые переключатели , выполненные на основе аморфных и стеклообразных полупроводников, особо чувствительнь1е к перегрузкам, то такое устройство для их испытаний практически неприменимо. Кроме того, в устройстве не предусмотрены измерения напряжения включения Ug, напряжения поддержки зависимости от числа переключении . Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых ,переключателей с S-образной вольтамперной характеристикой, которое 39 содерн(ит генератор пилообразного напряжения, измерительную цепь из ба ластного резистора и испытуемого порогового переключателя, повторитель напряжения, дифференцирующую цепочку, схему управления ключа, ключ, два пиковых вольтметра и счетчик импульсов, причем в устройстве ;генератор пилообразного напряжения через баластный резистор подключен к пороговому переключателю и входу повторителя напряжения, выход которого подключен к пиковому вольтметру, входу ключа и через дифференцирующую цепочку, к входу схемы управления ключа, а выход ключа соединен с входами второго пикового вольтметра и счетчика импульсов напряжения 12. Недостатком такого устройства является то, что оно предназначено для определения параметров пороговых переключателей, характеризующих толь ко их переход из высокоомного состояния в низкоомное. Такими параметрами являются напряжение включения (Ugj) , напряжение поддержки ( , а также их зависимости от числа переключений. Параметры, харйктеризующие обратный переход порогового переключателя из низкоомного состояния в высокоомное, а также зависимости их от числа переключений, определить этим устройством невозможно. Такими параметрами являются напряжение отпускания (Цотп) и пороговое, напряжение возврата (UoQ-g). Кроме того, длительность воздействия возрастающей ветви пилообразного напряжения в устройстве не ограничивается, когда испытуемый пороговый переключатель переходит в низкоомное состояние. В виду того, что. пороговые переключатели, выполненные из аморфных и стеклообразных полупроводников,, обладающих структурным фазовым переходом и др., особо чувствительны к токовым перегрузкам в низкоомном состоянии, длительное воздействие их в этом состоя нии токовыми перегрузками приводит к значительному разогреву пороговых переключателей ,и, в последствии этого, деградации параметров испытуемых пороговых переключателей вызьшаются не только за счет физических процест сов, лежащих в основе явления переключения, но и, в значительной мере, за счет электрического режима, используемого при измерении. 1 Целью изобретения является расши-, рение функциональных возможностей и повышение достоверности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых переключателей с З-образной вольт-амперной характеристикой, содержащее генератор напряжения, выход которого через резистор соединен с клеммой для подключения испытуемого объекта и входом повторителя напряжения, выход которого соединен с входом первого пикового вольтметра, входом ключа и через последовательно включенные дифференцирующую цепочку и блок управления с управляющим входом ключа, соединенного с входом счетчика импульсов и входом второго пикового вольтметра, введены два ключа и два пиковых вольтметра , причем выход генератора напряжения соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого подключен к входу генератора напряжения, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, входы которых подключены к выходу повторителя напряжений, а выходы - соответственно к входам третьего и четвертого пиковых вольтметров, в качестве генератора напряжения используется генератор импульсов треугольного напряжения . На фиг. 1 .представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - вольтамперная характеристика порогового переключателя ка фиг. 3 - эпюры импульсов напряжения на выходах отдельных блоков устройства; на фиг. структурная схема блока управления. Устройство содержит генератор 1 импульсов треугольного напряжения, балластный резистор 2, испытуемый ;пороговый переключатель 3, повторитель 4 напряжения, блок 5 управления, дифференцирующую цепочку 6, пиковый вольтметр 7 напряжения включения, три ключа 8-10, счетчик 11 импульсов, пиковый вольтметр 12 напряжения возврата, пиковый вольтметр 13 напряжения поддержки, пиковый вольт-метр 14 напряжения отпускания, клеммы 15 и 16 для подключения испытуемого порогового переключателя 3. Блок 5 управления содержит импульсный селектор 17, триггер 18 интервала, блок 19 запоминания и воспроизведения временного интервала, одновибраторы 20-22. Блок 5 управления функционирует следующим образом. Импульсный селектор 17 сортирует входные импульсы по полярности и ограничиваетдо уровня логической 1.Триг гер 18 интервала вырабатывает импульс, ,длительность которого равна временному промежутку от первого отрицательного импульса до первого положительного импульса. Блок 19 запоминает сформир ванный триггером 18 интервала времен ной интервал и воспроизводит его. Од новибраторы 20-22 вырабатывают импул сы для открывания ключей 8-10. Блок синхронизируется импульсами, посту па ющими с генератора 1 треугольного на ряжения. Принцип работы предлагаемого изме рителя основан на определении пиковыми ;вольтметрами амплитуды напряжения фиг. 2J на испытуемом пороговом переключателе непосредственно перед и после перехода порогового переключателя с высокоомного состояния в ни коомное (IJgK/vj лод} наоборот с низкоомного в высокоомное (U, для осуществления измерений на ис пытуемый пороговый переключатель 3 подаются через балластный резистор 2 импульсы треугольного напряжения, вершины которых соответствуют по вре мени моменту перехода испытуемого порогового переключателя с высоко- омного состояния в низкоомное. Измеритель параметров функциониру ет следующим образом. Нарастающее напряжение подается с генератора 1 импульсов треугольного напряжения на блок 5 управления (эпюр 1) для синхронизации последнего, а также через резистор 2 - на испытуемый пороговый переключатель 3 (эпюр 2} . При. достижении напряжения на испытуемом пороговом переключателе 3, равного напряжению включения (эпюр 2, момент времени t), последний переходит с высокоомного состояния в низкоомное, напряжение на нем скачкообразно падает, уменьшается с 1)0 до ипод. На испытуемом пороговом переключателе 3 появляется импульс сложной формы (эпюр 2) , котор ый передается через повторитель и напряжения на входы ключей 8-10, дифференцирующей цепочки 6 и пикового вольтметра 7. Так как напряжение включения, т.е. напряжение на пороговом переключателе, непосредственно перед самим переходом с высокоомного в низкоомное состояние, является самым максимальным напряжением любого порогового переключателя, то пиковыи вольтметр 7 будет регистрировать напряжение включения. На выходе дифференцирующей цепочки 6 появится остроконечный импульс отрицательной полярности Чэпюр 3, момент времени t), вследствии чего блок 5 управления вырабатывает синхронизирующий импульс (эпюр ) , предназначенный для генератора 1 треугольного напряжения, а также откроет подачей открывающего импульса (эпюр 5) на время ключ 9, на выходе которого появится часть импульса напряжения t выхода повторителя k напряжения, имеющего амплитуду, равную Ьрдд, и длительность (эпюр ь). Пиковый вольтметр 13 зарегистрирует это напряжение. Генератор 1 импульсов треугольного напряжения сразу пос-.. ле появления на его синхронизирующем входе импульса (эпюр ),информирующего о переходе испытуемого порогового переключателя 3 в низкоомное состояние, прекратит рост выходного напряжения и начнет формировать падающую часть выходного импульса (эпюр 1, момент времени t-t). Ток через испытуемый пороговый переключатель 3 тоже начнет убывать. При достижении величины тока через пороговый переключатель 3 меньшего, чем-ток отпускания, он переходит с низкоомного в высокоомное состоя ние и напряжение на нем скачкообразно возрастает с (эпюр 2, момент времени t/). На выходе дифференцирующей цепочки б появится остроконечный импульс напряжения положительной полярности (эпюр 3, момент t ) и поступит в блок 5. Последний в течение времени t-t подает открывающий импульс на стюч 8 (эпюр 9), который откроется, и часть импульса с повторителя (эпюр 10) поступит на пиковцй вольтметр 12, измеряющий и на счетчик 11 импульсов, регистрирующий число двойных пере ключе НИИ испытуемого порогового переключи теля 3. 7a Процесс измерения напряжения отпу скания UQ осуществляется за два смежных импульса генератора 1 импуль сов треугольного напряжения. Во время пэрвого импульса блок 5 запоминает время пребывания испытуемого порогового переключателя 3 в низкоомном состоянии (). Во время следующего импульса, на ряду с измерением Ug U, числа переключений происходит и измерение напряжения отпускания И, следующим образом. При переходе порогового переключателя Зв низкоомное достояние (в момент t.) начинается в блоке памя ти и управления 5 воспроизведение, т.е. отсчет запомненного временного промежутка (). Непосредственно перед окончанием воспроизведения запомненного времени (t ,-t ) блок i подает открывающий импульс на ключ 10 (эпюр 7, момент ), который откроется, и пиковый вольтметр И зарегистрирует амплитуду напряжения отпускания (эпюр 8) . Устройство измеряет - ,в каждом импульсе, а напряжение UQT-П в каждом втором импульсе. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет измерять большее число параметров испытуемого порогового переключателя, что приводит к расширению функциональных возможностей. Применение источника импульсов треугольной формы позволяет уменьшить деградацию параметров при испытаниях путем существенного облегчения электрического режима испыTyeNfcix пороговых переключателей, что способствует повышению достоверности измерений параметров испытуемого объекта. 18 . Формула изобретения Устройство для измерения параметров аморфных и стеклообразных пороговых переключателей с S-образной вольтамперной характеристикой, содержащее генератор напряжения, выход которого через резистор соединен с клеммой для подключения- испытуемого объекта и входом повторителя напряжения, выход которого соединен с входом первого пикового вольтметра, входом ключа и через последовательно включенные дифференцирующую цепочку и блок упраеления с управляющим входом ключа, соединенного с входом счетчика импульсов и входом второго пикового вольтметра, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей и повышения достоверности измерений, в него введены два ключа и два пиковых вольтметра, причем шяход генератора напряжения соединен с вторым входом блока управления, второй выход которого подключен к входу генератора напряжения, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, входы которых подключены к выходу повтори|Теля напряжения, а выходы - соответственно к входам третьего и четвертого пиковых вольтметров, в качестве генератора напряжения используется генератор импульсов треугольного напряжения . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СГ.ГР N , кл. G О R 3«/2б, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР К 6 48920, кл. G 01 R 31/26, 1Э7б1

(P&f.f

ff

ff

%j/

УЛХ

Фг/г

t,tt Jl

/

./

y,v;

1

т n

17

го

-0

гг

-0

rff

гг

фуг. 4