Устройство для измерения характеристик нелинейных элементов

Сеез Советскик Социалистических Республик(22) Заявлеио 23,0480 (21)2912542/18-21с присоединением заявки Мо(5)М, Кл,з 061 В 31/26 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытийА.В.Приходько, В.А.Варейкис и А-Й,ПОрдена Трудового Красного Знамениполупроводников АН Литовской ССР(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКнелинейных злементОВ Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при создании устройств для измерения характеристик полупроводниковых нелинейных элементов.Известно устройство для измерения вольтамперных характеристик нелинейных элементов, содержащее осциллограф, блок модуляции яркости луча осциллографа, измерительную цепь, представляющую собой последовательно соединенный элемент и постоянный резистор, к которой подключен источник меняющегося со временем напряжения 1 .Недостатком этого устройства является малая точность измерения при исследовании характеристик элементов, чувствительных к изменениям температуры. При этом она зависит от интервала напряжения и токов, в котором проводятся измерения.Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со входом первого генератора прямоугольных импульсов и через один иэ диодов - со входом блока модуляции 2яркости луча, а второй выход соединен соответственно со входом второго генератора прямоугольных импульсов, блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод - со входом блокамодуляции яркости луча, выход которого соединен со входом второго осциллографа, специальные входы кото О рого через дифференциальный усилитель соединены соответственно с вы"ходом ограничителя тока и одним извыводов постоянного резистора, другой вывод которого соответственно 15 соединен с одним из сигнальных входов первого осциллографа и с однимиз выводов измеряемого нелинейногоэлемента, другой вывод которого соединен с волноводом, при этом выход 20 первого генератора прямоугольных импульсов соединен со входом блокамодуляции амплитуды импульсов, выходкоторого соединен с одним из входовблока суммирования, другой вход 25 которого соединен с выходом второго.генератора прямоугольных импульсов,а его выход - со входом ограничителя тока, выход блока задержки соединен со входом генератора импуль сов напряжения, выход которого сое 492360динен соответственно с другим сигнальным входом первого осциллографаи со входом стробирования модуляционного радиометра, вход которогосоединен с выходом волновода, и индикатор 21 .Недостатком этого устройства является невысокая точность измеренияи большие затраты времени на согласование ; нагрузки с волноводнымтрактом,Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени измеренийПоставленная цель достигаетсятем, что известное устройство дляизмерения характеристик нелинейныхэлементов, содержащее генераторуправляющих импульсов, первый выходкоторого соединен со вхоцом первогогенератора прямоугольных импульсови .через один из диодов - со входом.блока модуляции яркости луча, а второй выход соединен соответственносо входом второго генератора прямоугольных импульсов, блока задержки,входом синхронизации первого осциллографа и через другой диод - совходом блока модуляции яркости луча,выход которого соединен со входомвторого осциллографа, сигнальныедиоды которого через дифференциальный усилитель соединены соответственно с выходом ограничителя токаи одним иэ выводов постоянногорезистора, другой вывод которогосоединен соответственно с одним изсигнальных входов первого осциллографа и с одним из выводов измеряемого нелинейного элемента, другойвывод которого соединен с волноводом, при этом выход первого гене"ратора прямоугольных импульсов соединен со входом блока модуляции амплитуды импульсов, выход которого.соединен с одним из входов блокасуммирования, другой вход которогосоединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а еговыход - со входом ограничителя тока,выход блока задержки соединен совходом генератора импульсов напряжения, выход которого соединен соответственно с другим сигнальным вхо-дом первого осциллографа и со входом,стробирования модуляционного радиометра, вход которого соединен с вы,ходом волновода, и индикатор, снабжено управляемым сверхвысокочастотным переключателем, двумя волноводными измерительными линиями, генератором сверхвысокочастотной мощности,двумя преобразователями напряженияс аналоговой вычислительной машиной,при этом оверхвысокочастотный переключатель включен в рассечку волновода между измеряемым нелинейнымэлементом и входом .Модуляционногорадиометра, его управляющий вход соединен с выходом генератора импульсов напряжения, а выход - совходом последовательно соединенныхдвух волноводных измерительныхлиний, подключенных к выходу генератора сверхвысокочастотной мощности, управляющий вход .которого соединен с выходом генератора импульсов напряжения, причем зонды волноводных измерительных линий соединенысо входами соответствующих преобразователей напряжения, выходы которых,а также выход модуляционного радио метра соединены с .соответствующимивходами аналоговой вычислительноймашины, к выходу которой подключен 5 вход индикатора.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Устройство содержит генератор 1управляющих импульсов, генераторы2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения, блок 4 модуляции амплитудыимпульсов, блок 5 суммирования, ограничитель 6 тока, постоянный резистор 7, испытуемый нелинейный элемент 8, дифференциальный усилитель9, первый осциллограф 10, диоды 11,12, блок 13 модуляции яркости луча,модуляционный радиометр 14, индикатор 15, блок 16 задержки, генератор 17 импульсов напряжения, второйосциллограф 18, волновод 19, СВЧпереключатель 20, волноводные измерительные линии 21 и 22, генератор 23 СВЧ-мощности, преобразователи 24 и 25 напряжения и аналоговуювычислительную машину 26.Устройство работает следуюцим об"разом.Управляющие сигналы, вырабатываемые генератором 1, попеременно за пускают генераторы 2 и 3 прямоугольных импульсов напряжения , а такжеблок 13 модуляции яркости луча, которые запускают блоки 4 и 5, предназначенные для подачи нанелинейныйэлемент 8 через ограничитель 6 токаи резистор 7 последовательности прямоугольных импульсов с меняющейсяамплитудой для измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) смещаю- О щего импульса, во время которогоизмеряется температура .цемента, атакже высвечивания на,осциллографе18 светящейся точки, с.координатами, пропорциональными 41 айряжейиюна образцеи току через него.Радиометр 14 измеряет СВЧ шумовую мощность 6, поступающу о с образца в случае его рассогласованияс волноводным трактом измерения,только в интервал времени, когдана его вход синхронизации поступаетимпульс напряжения от генератора 17с блока 16: задержки, запускаемомсинхронно со смещающим импульсомот генератора 3, Форма этого импульса, атакже момент измерения температуры, устанавливаемой регулировкойблока 16, контролируется на осциллографе 10. Кроме того, радиометр 14измеряет поступающую шумовую мощность в том случае, когда элемент 8подсоединен с помощью СВЧ-преключателя 20 на вход радиометра. Этоосуществляется управлением СВЧ-переключателя импульсаяй синхронизациирадиометра. При этом вход измерительной линии 21 закрыт. В промежутках между этими импульсами элемент8 подсоединен ко входу генератора23 СВЧ-мощности через волноводныеизмерительные линии 21 и 22, который запускается импульсом, управляющим радиометром. Напряжения, снимаемые с зондов волноводных измерительных линий, настроенных на максимальное и минимальное значение напряженности электромагнитного поля( Еиако и Е дщ, соответственно) стоячих волн, необходимые для определения коэф циента стоячей волны(КСВ= ".ЛЫв ), подаются на блокищппреобразователей 24 и 25 импульсногонапряжения в постоянное и с нихвместе с постоянным напряжением,снимаемым с выхода радиометра 14,на входы аналоговой вычислительноймашины 26. Аналоговая вычислительная машина производит алгебраическиеоперации по формуле пересчета, поступающей с образца шумовой мощности9 в шумовую температуру образца Тшв бйучае, когда шумовая температураволновода равна нулую, а коэффициент пропускания равен единице, ирегистрирует их индикатором 15., Расчет производится по соотноше 2 ООА Г + 293ф 1где Н; Г-коэффициент отражения образца,Я - эталон шумовой мощности радиометра.Таким образом, устройство даетвозможность провести измерение тем,пературы нелинейных элементов, когдасуществует рассогласование с волноводным трактом измерения, что повышает точность измерения и позволяетпроизводить измерения практическипрй любом значении тока. Использование аналоговой вычислительной машины,автоматизация процесса измеренияКСВ и шумовой мощности, позволяющиерегистрировать указанные величинынепрерывно в процессе измерения:вместе с контролем деградации нелинейных элементов с помощью ВЬХ повйшают точность измерения с одновремейным увеличением производитель;,ости труда,Формула изобретенияустройство для измерения харак",- ".,истик нелинейных элементов, содер 25 Включен в рассечку волновода междуизмеряемым нелинейным элементом ивходом модуляционного радиометра,его управляющий вход соединен с выходом генератора импульсов напряжения, а выход - со входомпаследонательно соединенных двух волноводныхизмерительных линий, подключенныхк выходу генератора сверхвысокочастотной мощности, управляющий входкоторого соединен с выходом генератора импульсов напряжения, причемзонды волноьодных измерительныхлиний соединены со входами соответствующих преобразователей напряжения, выходы которых, а также выходмодуляционного радиометра соединеныс соответствующими входаьи аналоговой вычислительной машины, к выходу 5 10 5 20 30 35 40 45 50 55 бО жащее генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен со входом первого генератора прямо. угольных импульсов и через один иэ, диодов - со входом блока модуляции яркости луча,а второй выход соединенсоответственно со входом второго генератора прямоугольных ймпульсон,блока задержки, входом синхронизации первого осциллографа и через другойдиод - со входом блока модуляции яркости луча, выход которого соединенсо входом второго осциллографа,1.сигнальные входы которого через дифФеренциальный усилитель соединенысоответственно с выходом ограничителя тока и одним из выводов постоянного резистора, другой вывод которого соединен соответственно с одним из сигнальных входов первого осциллографа и с одним из выводов изМеряемого нелинейного элемента, другой вывод которого соединен с вол-новодом, при этом выход первого ге,нератора прямоугольных импульсовсоединен со входом блока модуляцииамплитуды импульсов, выход которогосоединен с одним из входов блокасуммирования, другой вход которогосоединен с выходом второго генератора прямоугольных.импульсов а его выход - со входом ограничителя тока,выход блока задержки соединен совходом генератора импульсов напряжения, выход которого соединен соответственно с другим сигнальным входом первого осциллографа и со .зхо,дом стробирования модуляционногорадиометра, вход которого соединенс выходом волновода, и индикатор,о т л и ч а ю ще е с я тем, что,с целью повышения точности и сокра"щения времени измерения, оно снаб- .жено управляемым сверхвысокочастотным переключателем, двумя волноводными измерительными линиями, генератором сверхвысокочастотной мощности,двумя преобразователями напряженияс аналоговой вычислительной машиной,при этом сверхчастотный переключатель:Тираж 735ПИ Государственного комилпо делам изобретений и035,Москва,Ж,Раушска каз 11249/68 ВНфилиал ППП фПатент 1,г.ужгород, ул.Проектная,которой подключен вход индикато,ра. Источники информации,принятые во внимание при экспертиз1, Патент США 3.264.563,кл. 324-158, опублик. 19722, Авторское свидетельство СССРР 646277, кл, О 01 В 31/26, 1976