Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов

,Ц ВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТВУ енко ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Журнал технической физики, 1984т.54, вып.8, с.1479-1487.Информационный листок ОНТДВ 29-82 НТД.Сер. 12, Саратовский межотраслевой территориальный центр НТИи пропаганды, Саратов, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГОИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОВЕ РХНОСТНЫХЗАРЯДОВ(57) Изобретение относится к абласизмерительной техники. Цель изобретения - повышение точности и быстрдействия, Устр-во содержит два измрительных зонда 1 и 2, исследуемыйдиэлектрик 3, проводящую подложкудополнительнйй у-ль 5, задающий г-р6, у-ль 7, фильтр нижних частот 8,индикатор 9. С целью повышения точности и быстродействия в него введны последовательно соединенные полосно-пропускающий фильтр (ППФ) Осумматор (С) 11 и блок детектирова3741ния 12, а также селективный усилитель 13 и второй блок детектирования 14. С ППФ 10 на первый вход С 11 поступает выделенный сигнал с частотой задающего г-ра 6, модулированный сигналом, соответствующим потенциальному рельефу диэлектрика. На второй вход С 11 подается сигнал с измери- тельногО зонда 2. Т.обр., разница между двумя сигналами на выходе С 11 соответствует диэлектрической прони 52цаемости исследуемого диэлектрика 3 и его толщине и при определенииплотности распределения зарядов на поверхности диэлектрического слоя исключается необходимость проведения дополнительных измерений толщины слоя и расстояния между измерительными зондами и подложкой, Это приводит к увеличению быстродействия и снижению погрешности измерений, 1 ил.1Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного измерения плотности зарядов на заряженных поверхностях диэлектрических и высокоомных полу проводниковых слоев.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства10 для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов.Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов содержит первый и второй измерительные зонды 1 и 2, выполненные в виде тонких проводников, помещенных в металлические экраны. Между ними расположен исследуемый диэлектрик 3, расположенный на проводящей подложке 4, к которой через. дополнительный усилитель 5 с регулируемым коэффициентом передачи подключен задающий генератор 6. Первый измерительный зонд 1 расположенный над диэлектриком 3, подключен через усилитель 7 с регули.- руемым коэффициентом передачи и фильтр 8 нижних частот к индикатору 9. Кроме того, выход усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи через полосно-пропускающий фильтр 10соединен с первым входом сумматора 11, выход которого через первый блок 12 детектирования соединен с управляющим входом усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи.Второй измерительный зонд 2, расположенный со стороны проводящей 2подложки 4, подключен через селективный усилитель 13 к второму входу сумматора 11 и через второй блок 14 детектирования соединен с управляющим входом дополнительного усилителя 5 с регулируемым коэффициентом передачи.Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов работает следующим образом.Плотность поверхностного заряда измеряется зондовой системой (первый и второй. измерительные зонды 1 и 2), перемещающейся относительно поверхности носителя потенциального рельефа, а именно диэлектрика 3 на проводящей подложке 4. Напроводящую подложку 4 подается от задающего генератора. 6 через дополнительный усилитель 5 с регулируемым коэффициентом передачи переменное напряжение. В зондовой системе наводится сигнал, несущий информацию о плотности распределения заряда по поверхности предварительно заряженного исследуемого диэлектрика 3, о толщине и диэлектрической проницаемости этого слоя. Наведенный сигнал с первого измерительного зонда, расположенного со стороны диэлектрика 3, поступает на вход усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи. Дальше сигнал поступает на два фильтра; фильтр 8 нижних частот и полосно-пропускающий фильтр О. Через фильтр 8 нижних частот и полосно-пропускающий фильтр 10. Через фильтр 8 нижних частот на индикатор 9 поступает сигнал, несу1374152 1 О 15 20 3,45 щий информацию о плотности распределения заряда. А с полосно-пропускающего фильтра 10 на первый вход сумматора 11 поступает выделенный сигнал с частотой задающего генератора 6, модулированный сигналом, соответствующим потенциальному рельефу диэлектрика. На второй вход сумматора через селективный усилитель 13, настроенный на частоту задающего генератора 6, подается компенсирующий сигнал с второго измерительного зонда 2, расположенного со стороны проводящей подложки 4. Первый и второй измерительные зонды 1 и 2 находятся на одинаковом расстоянии от проводящей подложки 4 и перемещаются синхронно и симметрично относительно нее. Таким образом, разница между двумя сигналами, полученная на выходе сумматора 11, соответствуетдиэлектрической проницаемости исследуемого диэлектрика 3 и его толщине.При исследовании диэлектриков с известной диэлектрической проницаемостью выходной сигнал сумматора 11отслеживает изменение толщины диэлектрика 3. Этот сигнал преобразуется впостоянный с помощью блока 12 детектирования и подается на управляющийвход усилителя 7 с регулируемым коэффициентом передачи, через которыйпередается информация с зонда 1, расположенного со стороны диэлектрика 3. 3,Усилитель 7 с регулируемым коэффициентом передачи уменьшает или увеличивает проходящий через него сигнал,чем достигается независимость полезной информации о распределении плот ности заряда от толщины диэлектрикаАналогично работает схема управления в цепи второго измерительного зонда 2. На управляющий вход дополнительного усилителя 5 с регулируемымкоэффициентом передачи с зонда 2 через второй блок 14 детектирования поступает сигнал, соответствующий расстоянию зондов 1 и 2 от проводящейподложки 4. Тогда напряжение, подаваемое с задающего генератора 6 напроводящую подложку 4, регулируетсятак, чтобы измеряемые параметры не зависели от расстояния первого и второго измерительных зондов 1 и 2 от проводящей подложки 4,Таким образом, при определении плотности распределения зарядов на поверхности диэлектрического слоя с помощью предлагаемого устройства исключается необходимость проведения дополнительных измерений толщины слоя и расстояния между измерительными зондами и подложкой. Это приводит к увеличению быстродействия процесса измерения и снижению погрешности измерений устройства для бесконтактно- го измерения плотности поверхностных зарядовФормула изобретения Устройство для бесконтактного измерения плотности поверхностных зарядов, содержащее последовательно соединенные первый измерительный зонд, размещенный со стороны исследуемого диэлектрика, расположенного на проводящей подложке, и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, фильтр нижних частот и индикатор, второй измерительный зонд и задающий генератор, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия, введены последовательно соединенные полосно-пропускающий фильтр, сумматор и первый блок детектирования, выход которого подключен к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, при этом вход полосно-пропускающего фильтра подключен к выходу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, а второй вход сумматора через введенный селективный усилитель подключен к второму измерительному зонду, расположенному со стороны проводящей подложки, и входу введенного второго блока детектирования, выход которого подключен к управляющему входу введенного дополнительного усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого соединен с проводящей подложкой, а вход , подключен к задающему генератору.