Устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов

Устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом - с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом с управляющими входами пятого и шестого ключей , выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенноговыходом с входом X осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора , с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с.входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с -информационными входами первого и второго ключей и с первым выводс11М первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей пюной устройства, третьим выводом - с информационным входом третьего ключа , выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя напряжения , соединенного вторым выводом с общей шиной устройства,третьим выводом через, по.следовательно соединенные первый токосъемный резистор и первый реостат - с общей шиной устройства , первый дифференциальный усилитель , соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и вторую клеммы для подключения полупроводникового прибора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности устройства в него введены источник постоянного напряжения , третий делитель напряжения, . седьмой, восьмой, девятЕлй и десятый tiaab е ключи, второй дифференциальный усилитель , первый и второй импульсные (35 вольтметры, причем ПЯТЕЛЙ выход элек |й тронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого. ключа, : Од соединенного информационным входом с sj третьим выводом первого делителя напряжения , выходом - с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного, вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора, и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом - с пербЕЛМ выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом ис

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(si) G 01 R 31/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3692886/24-21 (22) 20.01.84 (46) 30.06.85.Бюл. Ф 24 (72) В.Д.Бабич, В.И.Аблязов и И.И.Луханин (53) 621 . 382 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 280679, кл. G 01 R 31/26, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

И- 557333, кл. G 01 R 31/26, 1974 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом — с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом— с управляющими входами пятого и шестого ключей; выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом Х осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора, с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с,вхо дом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом с

-информационными входами первого и второго ключей и с первым выводом первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиÄÄSUÄÄ1164637 А ной устройства, третьим выводом — с информационным входом третьего ключа, выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя напряжения,соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом

I через последовательно соединенные первый токосъемный резистор и первый реостат — с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй ToKocъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и вторую клеммы для подключения полупроводникового прибора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства в него введены источник постоянного напряжения, третий делитель напряжения, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи, второй дифференциальный усилитель,.первый и второй импульсные вольтметры, причем пятый выход электронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого, ключа, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя напряжения, выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом — с первым выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом ис!!64637

20 точника постоянного напряжения, тре тьим выводом — с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммой для подключения полупроводникового прибора, вторая клемма для подклю" чения которого соединена с информационными входами девятого и пятого ключей и.с вторым выводом второго реостата, соединенного первым выводом с первым входом первого дифферрнциального усилителя, соединенного вторым входом с вторым выводом второго токосъемного резистора и с выходом третьего элемента ИЛИ, выходом - с информационным входом десятого ключа, первый и второй входы второго дифференциального усилителя соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора, выход — с информационным входом четвертого ключа, входы перИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть

;использовано для снятия вольт-ампер,ных характеристик полупроводниковых приборов. 5

Известно устройство для визуального наблюдения, вольт-амперных характеристик р"п-перехода, содержащее источник напряжения треугольной формы, блок модуляции луча, ос- !О циллограф, резистор, блоки суммирования, синхронизации, регулируемой задержки, генератор прямоугольных импульсов и ограничитель !1), Недостатком известного устройст- 1$ ва являются ограниченные функциональные возможности вследствие того, что оно не .позволяет определить положение рабочей точки полупроводникового прибора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для.визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов, содержащее электронный коммутатор, соединенный 25 первым и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом с управляющими входами третьего и вого и второго импульсных вольтмет" ров соединены соответственно с выходами девятого и десятого ключей.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что электронный коммутатор содержит делитель частоты, соединенный входом с входом электронного коммутатора и с первым входом RS-триггера, соединенного.вторым входом с выходом делителя частоты,выходом — с входом линии задержки, соединенной первым, вторым,,третьим,, четвертым и пятым отводамн соответственно с первым, вторым, третьим, пятым и шестым выходами электронного коммутатора, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента ИЛИ, соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии задержки соответственно.

2 четвертого ключей, четвертым выходом — с управляющими входами пятого и шестого ключей, выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом Х осциллографа, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора, с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединен" ного выходом с информационными вхо" дами первого и второго ключей и с первым выводом первого делителя, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом — с информационным входом третьего ключа, выход генератора ли-нейно уменьшающегося напряжения соединен с первым выводом второго делителя, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно сое11646 диненные первый токосъемный резистор и реостат - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первый и второй резисторы,. усилители 2 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность задания положения рабочей точки полупроводникового прибора, обусловленная тем, что место пересечения нагрузочнои 15 прямой с вольт-амперной характерис- тикой задается оператором визуально, а следовательно, местоположение рабочей точки и точность определения координат вольт-амперной 20 характеристики зависят от субъективных свойств зрения оператора.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для визуальной индикации характеристик полупроводниковых приборов, содержащее электронный коммутатор, соединенный первым

30 и вторым выходами с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, третьим выходом— с управляющими входами третьего и четвертого ключей, четвертым выходом — с управляющими входами пятого 35 и шестого ключей, выходы первого, третьего и пятого ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом Х осциллографа, соединенного о 40 входом У с выходом второго элемента

ИЛИ, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второ-. го, четвертого и шестого ключей, выход генератора тактовых импульсов 45 соединен с входом электронного коммутатора,- с входом генератора линейно уменьшающегося напряжения и с входом генератора линейно нарастающего напряжения, соединенного вы- 50 ходом с информационными входами первого и второго ключей и с первь1м вы-. водом первого делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом— с информационным входом третьего ключа, выход генератора линейно уменьшающегося напряжения соединен с пер37 4. вым выводом второго делителя напряжения, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно соед иненные первый токосъемный резистор и первый реостат — с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа, второй токосъемный резистор, соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата, первую и втор ую клеммы для подключения полупроводникового прибора, введены источник постоянного напряжения, третий делитель напряжения, седьмой, восьмой, девятый и десятый ключи, второй дифференциальный усилитель, первый и второй импульсные вольтметры, причем пятый выход электронного коммутатора соединен с управляющим входом седьмого ключа, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя нап1.яжения, выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного комму-. татора и с управляющими входами девятого и десятого ключей, информационным входом — с первым выводом третьего делителя напряжения, соединенного вторым выводом с выходом источника постоянного напряжения, третьим выводом — с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммои, для подключения полупроводникового ,.прибора, вторая клемма для подключе-. ния которого сеединена с информационными входами девятого и пятого ключей и с вторым выводом второго реостата, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя, соединенного вторым входом с вторым выводом второго токосъемного резистора и с выходом третьего элемента ИЛИ, выходом — с информационным входом десятого ключа, первый и второй входы второго дифференциального усилителя соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора, выход — с информационным входом четвертого ключа, входы первого и второго импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого.и десятого ключей, 1164637

Электронный коммутатор содержит делитель частоты, соединенный входом с входдм электронного коммутатора и с первым входом RS-триггера, соединенного вторым входом с выхоДом делителя частоты, выходом — с входом линии задержки, соединенной первым, вторым, третьим, четвертым и пятым отводами соответственно. с первым, вторым, третьим, пятым и

10 шестым выходами электронного коммутатора, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента

ИЛИ, соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отвода- 15 ми линии задержки соответственно.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема электронного коммутатора; на фиг.3 — временные диаграммы работы 20 устройства; на фиг ° 4 — временные диаграммы работы электронного коммутатора; на фиг. 5 — пример изображения вольт-амперной характеристики полупроводникового прибора на экране осциллографа.

Устройство (фиг.1 ) содержит генератор I,òàêòoâûõ импульсов, генератор 2 линейно нарастающего напряжения, генератор 3 линейно уменьшающегося напряжения, источник 4 постоянного напряжения, второй 5 и первый 6 дифференциальные усилители, осциллограф 7, электронный коммутатор 8, первый — десятый ключи 918,первый 19, второй 20 и третий 21 элементы ИЛИ, вторую 22 и первую 23 клемья1 для подключения полупроводникового прибора 24, первый 25 и второй 26 импульсные вольтметры, жестко соединенные и управляемые одной . осью, первый 27, третий 28 и второй 29 резисторные делители напряжения, жестко соединенные и управляемые одной осью, первый 30 и второй 4

31 реостаты, первый 32 и второй. 33 токосъемные резисторы.

Электронный коммутатор (фиг.2)со держит делитель 34 частоты, RS-триггер 35, линию 36 задержки, четвертый элемент KIH 37. Первый и второй входы электронного коммутаторов соединены а управляющими входами первого 9 и второго IO ключей соответственно, третий выход — с управляющими 5 входами третьего ll и четвертого 12 ключей, четвертый выход - с управляющими входами пятого 13 и шестого 14 ключей. Выходы первого 9, третьего !

1 и пятого 13 ключей соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ 19, соединенного выходом с входом Х осциллографа 7, соединенного входом У с выходом второго элемента ИЛИ 20, соединенного первым, вторым и третьим входами с выходами второго 10, четвертого 12 и шестого 14 ключей. Выход генератора I тактовых импульсов соединен с входом электронного коммутатора 8, с входом генератора 3 линейно уменьшающегося напряжения и с входом ге-. нератора 2 линейно нарастающего напряжения, соединенного выходом -с информационными входами первого и второго ключей и с первым выводом пер- . вого делителя 27, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом — с информационным входом третьего ключа 11.

Выход генератора 3 линейно уменьшающегося напряжения соединен с первым .выводом второго делителя 29, соединенного вторым выводом с общей шиной устройства, третьим выводом через последовательно соединенные первый токосъемный резис1 тор 32 и первый реостат 30 - с общей шиной устройства, первый дифференциальный усилитель 6, соединенный выходом с информационным входом шестого ключа 14, второй токосъемный резистор 33,.соединенный первым выводом с первым выводом второго реостата 31. Пятый выход электронного коммутатора 8 соединен с управляющим входом седьмого ключа 15, соединенного информационным входом с третьим выводом первого делителя 27, выходом — с первым входом третьего элемента ИЛИ 21, соединенного вторым входом с выходом восьмого ключа 16, соединенного управляющим входом с шестым выходом электронного коммутатора 8 и с управляющими входами девятого !7 и десятого 18 ключей, информационным входом — с первым выводом третьего делителя 28, соединенного вторым выводом с выходом источника 4 постоянного напряжения, третьим выводом — с общей шиной устройства, соединенной с первой клеммой 23 для подключения полупроводникового прибора 24, вторая клемма

22 для подключения соединена с информационными входами девятого 17.

1164637

30 мой.

40 и пятого 13 ключей и с вторым выводом второго реостата 31, соединенного первым выводом с первым входом первого дифференциального усилителя 6, соединенного вторым sxoдом с вторым выводом второго токосъемного резистора 33 и с выходом третьего элемента ИЛИ 21 выходом— с информационным входом десятого ключа 18. Первый и второй входы второго дифференциального усилителя 5 соединены соответственно с одноименными выводами первого токосъемного резистора 32, выход — с информационным входом четвертого ключа 12, входы первого 25 и второго 26 импульсных вольтметров соединены соответственно с выходами девятого 17 и десятого 18 ключей.

В электронном коммутаторе 8 вход делителя 34 частоты соединен с входом электронного коммутатора 8 и с первым входом RS-триггера 35, соединенного вторым входом с выходом делителя 34 частоты, выходом — с вхо-. дом линии 36 задержки, соединенной первым, вторым, третьим, четвертым и пятым отводами соответственно с первым, вторым, третьим, пятым и

У шестым выходами электронного коммутатора 8, соединенного четвертым выходом с выходом четвертого элемента ИЛИ 37 соединенного первым и вторым входами с четвертым и пятым отводами линии 36 задержки соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов задает синхронизирующие импульсы на входы генератора 2 линейно нарастающего напряжения и генератора 3 .линейно уменьшающегося напряжения;

По приходе каждого синхроимпульса генераторы 2 и 3 однократно форми- руют на своих выходах линейно нарастающее.и линейно уменьшающееся пи- . лообразное напряжения с амплитудой

Пвм Пвм„с coo TBBTcTBBHHo (4Hr

Одновременно тактовые импульсы от генератора 1 распределяются коммутатором 8 на управляющие входы ключей 9-18.

В первый такт работы устройства (фиг,3) открывается ключ 9, и линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2 через ключ 9 и элемент ИЛИ 19 поступает на вход Х осциллографа, что приводит к высвечиванию на его экране оси Х (фиг.5).

Во второй такт работы устройства фиг.3-) открывается ключ 10 и линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2 через ключ 10 и элемент ИЛИ 20 поступает на вход У осциллографа 7, чтс1 приводит к высвечиванию на его экране оси У (фиг.5 .

В третий такт работы устройства открываются ключи 11 и 12, при этом на вход Х осциллографа 7 через ключ 11 и элемент ИЛИ 19 поступает линейно нарастающее напряжение с выхода генератора 2, а на вход У осциллографа 7 через ключ 12 и элемент ИЛИ 20 — выходное напряжение дифференциального усилителя 5. Выходное напряжение дифференциального усилителя 5 пропорционально падению напряжения на токосъемном резисторе 32, которое, в свою очередь, определяется током, протекающим через реостат

30 и, следовательно, зависит от его сопротивления и напряжения,поступающего с делителя 29. В результате, в третьем такте работы устройства на экране осциллографа 7 высвечивается нагрузочная прямая (фиг.5 1, причем регулировкой делителей 27 и 29 обеспечивается параллельный сдвиг нагрузочной прямой на экране осциллографа 7, а регулировкой реостата 30— изменение наклона нагрузочной пряВ связи с тем, что оси делителей

27 и 29 и реостатов 30 и 31 жестко связаны, одновременно с изменением параметров нагрузочной прямой на экране осциллографа 7 изменяется фактическое сопротивление нагрузки R> (реостат 31) и напряжение питания (делитель 27) полупроводникового прибора 24. Номинальные значения со45 противлений R и Вэ реостатов 30 и 31 (между собой:)и сопротивлений кze в "2, делителей 29, 28 и 27 (между собой ), a также токосъемных . резисторов 32 и 33 (между собой ) вы50 бираются равными, чтобы обеспечить идентичность реальной нагрузочной цепи прибора 24 и нагрузочной характеристики, изображаемой на экра не осциллографа 7.

55- В четвертый такт работы устройства (фиг.31 открывается ключ 15, что приводит к заданию линейно нарастающего напряжения питания с вы1О!

164637

9 хода генератора 2 через делитель 27. ключ 15 и элемент ИЛИ 21 в нагрузочную цепь прибора 24, состоящую из резистора 33 и реостата 31. Одновременно открываются ключи 1 3 и 14, при этом напряжение с выхода дифференциального усилителя 6, пропорцио" нальное току через прибор 24 поступает через ключ 14 и элемент ИЛИ

20 на вход У .осциллографа 7. Напряжение с клеммы 22 пропорциональное напряжению на приборе 24, поступает через ключ 13 и элемент ИЛИ 19 на вход Х осциллографа 7, что приводит к высвечиванию вольт-амперной харак- !5 теристики прибора 24 и на его экране (фир.5).

В пятом такте работы устройства (фиг.3)ключи 13 и 14 остаются в от- 2о крытом состоянии, включается ключ

16. При этом постоянное напряжение источника 4 через делитель 28, ключ

16 и элемент ИЛИ 21 поступает в на-. грузочную цепь прибора 24, а на вхо- 25 ды Х и У осциллографа 7 поступают напряжения пропорциональные соответ— ственно току через прибор 24 и напряжению на приборе 24 в рабочей точке.В результате, на экране осцилло- щ графа 7 подсвечивается (фиг.5) рабочая точка прибора 24 и фиксируется точно место пересечения его нагрузочной и вольт-амперной характеристик.

Одновременно в пятом такте работы 35 устройства открываются ключи 17 и 18, при этом импульсные напряжения, пропорциональные току и напряжению в рабочей точке прибора 24 измеряются соответственно импульсными вольтмет- 4О рами 26 и 25;

Электронный коммутатор 8 работает следующим образом.(фиг.2 ).

Последовательность тактовых импульсов (сигналов) с выхода генератора 1 поступает на вход делителя

34 частоты (фиг,4). На третьем выходе делителя 34 формируется импульсный сигнал с частотой следования импульсов, в 5 раз меньшей тактовой (фиг ° 4), RS-триггер 35 формирует последовательность импульсов с длительностью, равной длительности такта. Эта последовательность.импульсов поступает на вход многоотводной дискретной линии 36 задержки, на первом отводе которой возникают импульсы в тех же интервалах времени, что и на ее входе. С 1, 2, 3 и 4-го отводов линии 36 задержки сдвинутые во времени управляющие сигналы поступают на управляющие входы соответственно ключей 9 (l-й отвод), 10 (2-ой отвод), 11 (3-й отвод), !5 (4-й отвод ), 16, 17 и 18 (5-й отвод ). Этим обеспечивается синхронная во времени работа устройства в течение 1,2,3 и 4-го тактов.

Управляющие сигналы для ключей 13 и 14, которые в соответствии с алгоритмом работы устройства должны включаться во втором и пятом такте его работы, формируются на выходе элемента ИЛИ 37.

Таким образом, за счет введения ключа 16, элемента ИЛИ 21, источника 4 постоянного напряжения, делителя 28 обеспечивается возможность подсветки рабочей точки прибора 24 на экране осциллографа, что позволяет осуществлять точное объективное задание рабочей точки с последующим .точным измерением ее координат с помощью вольтметров 25 и 26, что существенно повышает точность работы устройства.

1164637

Раг.7

1164637, 1т 273тйтРIr 2тЗтй5т

Уч

И

Ра бу

Ию 11

Оя йю

Юн

Щуу. J

Составитель В.Дворкин

Редактор Л.Алексеенко ТехредИ.Асталош Корректор О.Тигор

Заказ 4182/42 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4