Устройство для контроля электрических параметров полупроводниковых диодов

(56) 1, Полуавтомат дляки стабилитронов. Инфорток ВИМИ, ИЦ 3-06, 741323483. абов разбраковационный л724/Б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 2. Авторское свидетельство СССР Мф 800913, кл. С О К 31/26, 1979. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДИ КО 1 ТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ, включающее коммутатор, входы которого соединены с контактным блоком, а выход - с выходом блока задания тока .и входами полосового фильтра и фильтра низких частот, выход которого соединен с входом измерителя напряжения, выход которого соединен с первым входом блока фиксации результатов, управляю. щий вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с входом управления коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено первым цифроаналоговым преобразователем, блоком вычитания, избирательным усилителем и фазовым детектором, а блок задания тока выполнен е дву" мя дополнительными входами и дополнительным выходом в виде генератора постоянного напряжения, генератора переменного напряжения, сумматора, второго цифроаналогового преобразователя и стабилизатора тока,.при этом выходы генераторов постоянного и переменного напряжений соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен с опорным входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом стабилизатора тока, выход которого соединен с выходом блока задания тока, цифровой вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с первым дополнительным входом блока задания тока, а управляющий вход сумматора - с вторым дополнительным входом блока задания тока, выход генератора переменногоФ напряжения соединен с дополнительным входом блока задания тока, который соединен с опорными входами первого цифроаналогового преобразователя и фазового детектора, выход которого д соединен с вторым входом блока фиксации результатов, а сигнальный вход фазового детектора соединен с выходом избирательного усилителя, вход которого соединен с выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а второй вход - с выходом первого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с .третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первым дополнительным входом блока задания тока, а пятый выход. - с вторым дополнительным входом бло ка задания тока, выход блока фиксации результатов соединен с входом блока управления.Фиг. ЮШИ Заказ 1 Оь 83/Зб Тираж 740 до Фвамал ППВ Ввтеат, г.Уагород, ул.Врое1138768 40 Изобретение относится к областиконтроля готовых полупроводниковыхприборов и может быть использованодля контроля напряжения стабилизации и диФференциального сопротивления стабилитронов.Известно устройство для контроляпараметров полупроводниковых диодов,которое содержит источник стабильного постоянного тока и генератор 1 Опеременного тока, подключенные своими выходами к коммутатору объектовконтроля, с которым соединены узлыподключения контролируемых диодов,магазин эталонных сопротивлений, 15полосовой фильтр и блок контроля напряжения 13,Недостатком этого устройства является низкая производительность,обусловленная поочередной проверкойнапряжения стабилизации и дифференциального сопротивления каждого диода еНаиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для контроля электрическихпараметров полупроводниковых диодов,включающее компаратор, блок памяти,,коммутатор, входы которого соединены с контактным блоком, а выход -с выходом блока задания тока и входами полосового фильтра и фильтранизких частот, выход которого соединен с входом измерителя напряжения, выход которого соединен с первым входом блока фиксации результа"тов, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока уп"равления, второй выход которого соединен с входом управления коммута-.тора 23.В известном устройстве уровеньотбраковки, дифференциального сопротивления определяется по эталонному сопротивлению и хранится в блокепамяти в аналоговой форме, Диапазон45хранимого в блоке памяти напряженияопределяется классом контролируемых стабилитронов.Известное устройство может бытьиспользовано дпя контроля стабилитронов без потери точности вузком диапазоне изменения переменноно напряжения, что ограничивает но-.менклатуру контролируемых стабилитройов. 55Кроме того, в известном устройстве источники переменного и постоянного токов программируются раздельно,т,е. при необходимости изменения величины тока стабилизации Э соответ"- ствующим образом нужно изменить и величину переменного тока 3 (например, для контроля дифференциального сопротивления стабилитронов Д 808,Э =5 мА, Э.Р 0,5 мА, а если необходимо в дальнейшем перейти к проверке стабилитронов типа Д 815, то Э =10 мА, 3=1 мА ), т.е. требуется изменение токов обоих источников. Это усложняет подготовку устройства к работе при смене типа контролируемых стабилитронов.Недостатком известного устройства является также невысокая точность контроля динамического сопротивления р, вызванная тем, что калибровочные сопротивление и диоды подключаются разными контактами коммутатора, кроме того, калибровка трактаконтроля нелинейного дифференциального сопротивления диода постояннымэталонным сопротивлением с линейнойвольтамперной характеристикой вносит дополнительную погрешность в операцию калибровки и, следовательно,контроля, нелинейностью амплитудной(передаточной)характеристики детектора в диапазоне входного сигнала,нелинейностью передаточной характеристики контура, состоящего из компаратора, блока управления и блокапамяти,В этом контуре используется сигнал постоянного тока, что затрудняет его обработку и снижает помехоустойчивость и точность устройствав целом.Целью изобретения является повышение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля электрических параметров полупроводниковых диодов, включающее коммутатор, входы которого соединены с контактным блоком, а выход - с выходом блока задания тока и входами полосового фильтра и фильтра низких частот, выход которого соединен с входом измернтеля напряжения, выход которого соединен с первым входом блока фик-, сации результатов, управляющий вход которого. соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с входом управления коммутатора, снабжено первым цифроаналоговым преобразователем, блоком вы- л1138768 зчитания, избирательным усилителем и фазовым детектором, а блок задания тока выполнен с двумя дополнительными входами и дополнительным выходом в виде генератора постоянного напря жения, генератора переменного напряжения, сумматора, второго цифроаналогового преобразователя и стабилизатора тока, при этом выходы генераторов постоянного и переменного напряжений соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен с опорным входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом стабилизатора тока, выход которого соединен с выходом блока задания тока, цифровой вход второго цифроаналогового преобразователя соединен с первым дополнительным входом блока задания тока, а управляющий вход сумматора - с вторым дополнительным входом блока задания тока, выход генератора переменного- напряжения соединен с дополни тельным входом блока задания тока, который соединен с опорными входами первого цифроаналогового преобразователя и фазового детектора, выход которого соединен с вторым входомЗО блока фиксации результатов, а сигнальный вход фазового детектоРа соединен с выходом избирательного усилителя, вход которого соединен с выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а второй вход - с выходом первого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первым дополнительным входом блока задания тока, а пятый выход - с вторым дополнительным входом блока задания тока, выход блока фиксации результатов соединен с 4 входом блока управления.На фиг, представлена блок-схема устройства для контроля электрических параметров полупроводниковых диодов; на фиг.2 . - схема генератора переменного напряжения, на фиг.3; - схема сумматора; на фиг.4 - структурная схема избирательного усилителя; на фиг,5 - структурная схема коммутатора", на фиг.6 - стабилизатор тока, на фиг.7 - блок управления; на фиг.8 - блок фиксации результатов. 4Устройство для контроля электрических параметров полупроводниковых диодов содержит коммутатор 1, входы которого соединены с контактным блоком 2, а выход коммутатора 1 соединен с выходом блока 3 задания тока и входами полосового фильтра,4 и фильтра 5 низких частот, выход которого соединен с входом измерителя 6 .напряжения, выход которого соединен с первым входом блока 7 фиксации результатов, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 8 управления, второй выход которого соединен с входом управления коммутатора 1, первый цифроаналоговый преобразовательЦАП) 9, блок 10 вычитания, избирательный усилитель 11 и фазовый детектор.2, при этом блок 3 задания тока выполнен в виде генератора 13 постоянного напряжения и генератора 14 переменного напряжения, выходы которых соединены с первым и вторым входами сумматора 15, выход которого соединен с опорным входом второго цифроаналогового преобразователя (ЦА 11) 6, выход которого соединен с управляющим входом стабилизатора 17 тока, выход которого соединен с выходом блока 3 задания тока, выход генератора 14 переменного напряжения соединен с опорными входами первого цифроаналогового преобразователя 9 и фазовогр детектора 12, выход которого соединен с вторым входом блока 7 фиксации результатов, а сигнальный вход фазового детектора 12 соединен с выходом избирательного усилителя 11, вход которого соединен с выходом блока 1 О вычитания, первый вход которого соединен с выходом полосового фильтра 4, а второй вход с выхо- дом первого цифроаналогового преобразователя 9, цифровой вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя 16, а пятый выход - с управляющим входом сумматора 15, выход блока 7 фиксации результатов соединен с входом блока 8 управления. Посредством контактного блока 2 подключаются .контролируемые диоды 18.Генератор 4 (Фиг.2) долженвырабатывать стабильное переменное напряжение. Он содержит задающий генератор 19, выход которого соеди1138768 мен с входом стабилизатора 20 ампли" туды, выход которого соединен с выходом генератора 4. Задающий генера. ,к тор 19 выполнен в виде КС-генерато- р ра на трех фаэосдвигающих цепоч с ках 21-23, операционном уеилителед ШОУ) 24 и резисторах 25-27. Стабили- д затор 20 выполнен в виде входного де" лителя на резисторе 28 и фоторезисто- о ре 29, средняя точка входного делите о пя ооепинена с входом усилителя 30 т мощности, выход которого соединен с: выходом стабилизатора 20 и делителем п на резисторах 31 и 32, средняя точка д которого соединена а усилителем обрат 5 .ной связи, выполненным на операционном усилителе 33 и резисторах 34 и 35, Выход усилителя обратной связи соединен с лампой Зб накапив 4 ния, распо- ч ложенной вблизи фоторезистора 29, 20 вАналоговый сумматор 15 (фиг.З) т может содержать операционный усили- и тель 37, суммирующие резисторы 38к и 39, резисторы 40.1-,408 обратной свя.зи и резистор 41 смещения. Резисторы 25 о 401-408 соединены с инвертирующим входом усилителя 37 через замыкаю" ие контакты 42.1-42,М ключей 42. 6Управляющие входы ключей 42 соеди- с иены с управляющим входом аналогово го сумматора 15. 7 1 Избирательный усилитель 11(фиг.4) содержит входной делитель на резисторах 43 и 44,подключенный через конденсатор 45 к инвертирующему входу первого операционного усилителя 46, выход которого через параллельно включенные резистор 47 и конденсатор 48 соединен с его иивертирующим входом, О а через делитель иа резисторах 49 и 50 соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя 51. Выход усилителя 51 является выхо 45дом избирательного усилителя 1. Меж"ду выходом усилителя 51 и общей точ.кой резисторов 43.и 44 включен реэис тор 52,Коммутатор 1 (фиг.5) содержитрегистр 53 сдвига с обмотками реле054.1-54,8 на соответствующих выходахПравые контакты (а ) реле соединеныс входами коммутатора, левые контак-ты ( б ) соединены,между собой и подклю.,чены к выходу коммутатора 1, входы55регистра 53 соединены с первым и вторым, управляющими входами коммутатораСтабилизатор 17 тока (фиг,б) содер.жит схему 55 сравнения, первый входоторой является входом стабилизатоа 17, а выход через последовательнооединениые регулирующий элемент 56, -атчик 57 тока соединен с вторым вхоом схемы 55Регулирующий элемент 56 эапитант генератора 58 напряжения.Блок 8 управления(фнг.7)содержитриггер 59 управления с кнопкойПуск" на входе. Выход триггера. 59одключен к входу элемента И 60, кругому входу которого подключен ге"нератор. 61 импульсов. Второй входвход обнуления ) триггера 59 соединенвходом блока 8 управления.Кроме того, блок 8 содержит эадатики 62-65 кодов диапазона воэдейст-ия, величины тока воздействия, усавки Г, уставки 0 соответственнокнопку 66 обнуления, подключенныесоответствующим выходам блока 8.Кнопка,бб также подключена к входу .бнуления триггера 59,Блок 7 фиксации результатовконтроля (фиг.8) содержит элемент7 И, схему 68 сравнения, регистр 69двига, регистры 70 и 71 памятис индикаторами (лампочками) 72,12. и 73,1-73.Ч соответственно навыходах формирователь 74 импульса.При этом вход формирователя 74соединен с первым входом регистра 69и подключен к выходу элемента И 60,а выход подключен к первым входамэлемента 67 и схемы 68, вторые входы которых соединены соответственнос выходом фазового детектора 12 иизмерителя б, третий вход схемы 68соединен с эа 41 атчиком 63 кода уставки От. Выходы элемента 67. и схемы68 подключены к входам записи регист.ров 70 и 7 памяти соответственно,одноименные установочные входы регистров 70 и 71 соединены и подключены к соответствующим выходам ре"гистра 69 сдвига, вход обнуления которого соединен с аналогичными входами регистров 70 и 71 и подключенк кнопке 66 обнуления, другой. выход(выход переноса единицы) регистра69 сдвига соединен с вторым входомтриггера 59 блока 8. ЦАП 16 предназначен для преобразования кода величины тока стабилизации контролируемых диодов 8 с задатчика 63 в напряжение.38766 ление фоторезистора 29 падает, соответственно уменьшается. входной сигнал.Переменное напряжение с выхода стабилизатора 20 через,резистор 38 поступает в точку А аналогового сум-. матора 15. В эту же точку через резистор 39 поступает напряжение с генератора 13 постоянного напряжения.Величины сопротивлений резисто О ров 38 и 39 выбраны в соотношении 10:1 (т.е, номинал резистора 38 в десять раз больше номинала резистора 39) . 11 оэтому переменная состав-. ляющая сигнала.на выходе аналогового сумматора 15 всегда будет составлять десятую часть постоянной составляющей.Напряжение с сумматора 15 поступает на ЦАП 16 в качестве опорного. В зависимости от кода с задатчика 63 на выходе ЦАП 16 формируется напряжение, поступающее на вход стабилизатора 17.Через диод 18 начинает протекать 25 ток(3 +3 с )заданной величины. Стабилизатор 17 тока работает как авто- регулирующая система поддержания постоянной разности потенциалов на датчике 57 через схему 55 и регулирующий элемейт 56 за счет генератора 58.На вход схемй 55 поступает напряжение ОА с датчика 57 тока, равное 0 = Э Р где 01- напряжение на вы- А А лходе датчика тока 1,относительно точ."35 ки подключения датчика через коммутатор 1, контактный блок 2 и контролируемым диодам 18 ) 3 - ток через датчик тока, Й- сойротивление дат" чика 57 тока. форма тока через диод 18 будетповторять форму напряжения О,+ Озт.е. будет содержать постоянную ипеременную составляющие,Переменное напряжение 0 , величина которого пропорциональна величине 1 контролируемого диода 8,а фазасовпадает с фазой напряженияс генератора 14 (совпадение фаз обеспечивается конструкцией ЦАП 9 и сумматора 15, ЦАП 6, ЦАП 9 - сигналне инвертирует, суммаор 15, ЦАП 16 -инвертируют, через фильтр 4,поступает на первый вход блока 10, на второй вход которого с выхода ЦАП 955поступает напряжение уставки 0пропорциональное граничному значению г диода 8., 0При этом, если О 40,1 (Г- в норме),то Фаза 1,знак напряжения 1, на выходе блока О совпадает со знакомнапряжения О, если ОО, ( г, больше норм.), то фаза ДО изменяетсяна 80 по отношенио к Фазе,напряжения 1 т,е, ФУ ибудуиметь противоположные знаки,Далее переменное напряжение ЙОпоступает на вход избирательногоусилителя 11, который усиливает сигнал только в узком диапазоне ГОТЯчастот, где Е - частота задающегогенератора 4, йЕ составляет величину 10/ от Е 1 для отечественных стабилитронов Е =270 Гц).С выхода усилителя 1 сигнал ЬОс амплитудой, достаточной для детектирования, поступает на вход фазового детектора 12, На опорный входдетектора 12 поступает опорный сигнал 0 с выхода генератора 4. Фазовый детектор 2 работает так, чтопри соьпадении фаз напряжений 61 ичОо, .т.е. Г в норме) на его выходеформируется уровень логической единицы Оы при несовпадении Фаз - уровень логического нуля .1 , СигналЬьхс выхода фазового детектора 12 поступает на вход элемента 67 блока 7.Постоянная составляющая напряжения с диода 18, равная напряжениюст стабилизации этого диода, черезФильтр 5 поступает на измеритель 6.С выхода измерителя 6 информацияи величине От в виде двоично-десятичного кода поступает на первыевходы схемы сравнения 68 блока .На.другие входы схемы 68 поступаеткод с задатчика 64.По заднему Фронту импульса с элемента 60 И формирователь 74 Форьяруетимпульс, опрашивающий элемент 67 Ии схему 68,Если величины дифференциальногосопротивления и напряжения стабилизации контролируемого диода 18 соответствуют норме, на выходе элемента 67 и схемы 68 появляются импульсы записи единицы в первые разрядырегистров 70 и 71 соответственно,Загораются лампочки 72,1 и 73,1, индицируя признак "Годен",По второму импульсу генератора 61 состояние регистров сдвига изменяется так, что реле 54,1 отпускает, реле 54.2 срабатывает, контакты 4 - Ь подключают к коммутаторувто11 1138 рой контролируемый, диод 18, а с второго выхода регистра 69 сдвига разрешается запись единицы во вторые разряды регистров 70 и 71 памяти.Далее устройство работает аналогично описанному. После проверки всех М диодов 18 по 8+1 импульсу генератора 61 возникает импульс переноса.на выхо- де регистра 69 сдвига, устанавливающий вО" триггер 59, который за прещает элемент 60. Наиндикаторах будет индицироваться признак годности лампа горит) или негодности (лампа не горит), соответственно параметров га, 0 диодов,18.15Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет повышенную точность. 768 12Кроме того, расширению.номенклатуры контролируемых диодов способствует то, что в предлагаемом устройст. ве довольно просто обеспечивается формирование напряжения Оу,в любом, сколь угодно широком, диапазоне. Предлагаемое устройство удобнее в эксплуатации потому,.что в нем упрощено формирование. тока 7 + Э, протекающего через контролируемый ,диод, введением аналогового. сумматора, исключена операция калибровки при смене типа контролируемого диода и введена индикация признака годности объекта контроля.