Устройство для контроля полупроводниковых приборов

Сеаз Соеетсиик Социалистических Республик(22) Заявлено 210480 (21) 2916964/18-21т(З с присоединением заювки Ио(23) Приоритет 6 01 К 31/26 Государствеиный комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВИзобретение относится к областиконтрольно-измерительной техникии может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов,преимущественно транзисторов.Известно устройство для Выбраковки полупроводниковых приборовпутем контроля вольт-амперных характеристик р-и переходов, содержащееисточник постоянного напряжения, испытательный и эталонный формирователи, состоящие из прерывателя,преобразователя напряжения в ток идифференцирующего блока 1).Известное устройство обеспечивает отбраковку приборов, у которыхвольт-амперная характеристика выходит иэ допуска эталонной вольт-амперной характеристики, однако неизмеряет величину напряжения и тока 20на исследуемом р-п переходе в процессе контроля, в том числе напряжения и тока, при котором наблюдаетсяотклонение вольт-амперной характеристики от эталонной. Недостатком иэвестного устройства являются ограниченные функциональные возможности,обусловленные отсутствием информации о конкретных величинах напряжения н тока в процессе измерения и ЗО информации о величине напряжения на смежном обратно-смещаемом р-и переходе, что не позволяет объединить в известном устройстве, например, контроль обратной ветви вольт-амперной характеристики р-и переходов транзистора и контроль смежных р-и пе" реходов.Наиболее близким техническим реше вием к изобретению является устройство для определения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов, содержащее источник питания, датчик, аналого-цифровой.преобразователь, блок памяти, предназначенный для записи детектируемого напряжения, блок регистрации опорного напряжения, программный блок, наделенный функцией трехступенного изменения тока источника питания и функцией поддержания и регистрации опорного напряжения, вычислитель, подсчитывающий сумму или разность отдельных напряжений измеренного и эталонного, источник эталонных уровней, задающий диапазон допустимых значений напряжений р-и перехода, и блок сравнения, определяющий, нахо" дится ли величина суммы или разности напряжений в диапазоне допустимыхизменений напряжения или выходит эа его пределы 11 .Известное устройство определяет на клеммах исследуемого р-п перехода напряжение согласно отдельным значениям установленного тока.Недостатком известного устройства является то, что .его функциональ" ные возможности ограничены только контролем вольт-амперных характеристик и не обеспечивают одноврменный контроль величины напряжения на смежном обратно смещаемом р-п переходе. Вследствие указанных ограниченных функциональных возможностей извест" ное устройство не может совместить указанное испытание р-и переходов в одно и то же время с контролем вольт-амперных характеристик не увеличивая цикл койтроля йоследних, что ограничивает производительность устройства в целом, Кроме того, при задании малых величин токов на исследуемый р-и переход ст источника тока известное устройство требует значительного времени на установление переходного процесса, обусловленного наличием суммарной емкости р-и герехода исследуемого прибора и электрических цепей для его подключения. Ток заряда суммарной емкости ограничивает большое внутреннее сопротивление источника тока.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия устройства для разбраковки полупроводниковых приборов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля полупроводниковых приборов, содержащее программный блок, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, вычислитель, источник эталонных уровней, соединенный выходом со входом блока сравнения, блок подключения, соединенный входами с выводами контролируемого полупроводникового прибора, первым выходом - со входом датчика напряжения, введены источник возрастающего напряжения, операционный усилитель, блок сопряжения, причем выходы программного блока соединены с соответствующими управляющими входами блока памяти, источ,ника возрастающего напряжения, операционного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, а первый и второй входы соответственно с выходом блока сравнения и выходом вычислителя, соединенного входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом блока памяти, со" единенного информационным входом через датчик напряжения с выходом источника возрастающего напряжения и первым выходом блока подключения, второй выход которого соединен с информационным входом операционногоусилителя, соединенного выходом совторым входом блока сравнения, второй вход которого соединен черезблок сопряжения - с третьим выходомблока подключения.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг.2 - график, поясняющий принцип измерения.Устройство для контроля полупроводниковых приборов содержит источ- О ник 1 возрастающего напряжения, датчик 2 напряжения, блок 3 подключения, полупроводниковый прибор 4,блок 5 памяти, аналого-цифровойпреобразователь б, операционный уси литель 7, блок 8 сопряжения, блок 9сравнения, источник 10 эталонныхнапряжений, вычислитель 11, програм"мный блок 12Устройство работает следующим Щ образом.По команде вычислителя 11 программный блок 12 включает напряжениеисточника 1 возрастающего напряженияна испытуемый р-п переход прибора 4и на вход датчика 2 напряжения.Источник 1 возрастающего напряженияобеспечивает рост напряжения на р-ипереходе контролируемого прибора 4 вдиапазоне от нуля вольт до напряжения начала электрического пробоя при ЗО измерении обратной ветви вольт-амперной характеристики или до напряжения, соответстВующего максимальнодопустимому току р-и перехода приизмерении прямой ветви вольт-амперЗ 5 ной характеристики. Датчик 2 определяет текущую величину возрастающегонапряжения на р-и переходе контролируемого прибора 4 и подает ее навход блока 5, выполненного, например,в виде аналогового запоминающего устройства, Ток, протекающий через р-ипереход, от воздействия источника 1поступает на вход операционного усилителя 7, на выходе которого устанавливает пропорциональное напряжение, которое поступает на входы компараторов блока 9, количество которых равно требуемому количеству точек замера величины, протекающегочерез р-и переход тока. Эталонныеуровни напряжения на компараторы блока 9 задает источник 10. Сигналы свыходов компараторов блока 9 в формебольше или меньше норм заданных источником эталонных уровней поступа ют на вход блока 12. Блок 12 вырабатывает циклически следующие импульсы: импульс заряда суммарной емкости р-п перехода контролируемого прибора 4 и электрических цепей для егоподключения и импульс измеренияИмпульс заряда суммарной емкостиблок 12 подает на управляющий входоперационного усилителя 7 и включаетдиапазон измерения больших токов,обеспечивая на время действие импульса малое входное сопротивление операционного усилителя 7, чем осущест" ляет быстрый заряд суммарной емкости, шунтирующей р-и переход. Иа время действия импульса измерения блок 12 после установления переходного про 5 цесса коммутации операционного усилителя 7 анализирует сигналы, пос" тупающие с выходов компараторов .блока 9, При достижении током р-и перехода контролируемого прибора 4 вели- о чины, соответствующей первому заданному уровню тока Т, срабатывает соответствующий компаратор блока 9, а блок 12 вырабатывает команду для запоминания текущего значения возрастающего напряжения на р-и переходе блоком 5 и команду запуска аналого-цифрового преобразователя 6.Величина напряжения П на р-и переходе, соответствующая току 1 в цифровой форме, с выхода аналого-цифро вого преобразователя б запоминается вычислителем 11. Напряжения, соот" ветствующие токам 111 ,устройство измеряет аналогично, но при измерении больших токов, например/ 25 1 , 1блок 12 выдает сигнал на операционный усилитель 7 для включения соответствующего предела измерения токов. При контроле больших уровней токов вольт-амперной характеристики блок 12 прекращает циклическую генерацию заряда суммарной емкости и непрерывно контролирует сигналы, поступающие с выходов компараторов блока 9, чем повышает точность опре-. деления напряжений для больших уров 1 ней тока с сохранением высокого быстродействия устройства. После запоминания вычислителем 11 величины напряжения П, соответствующего максимальному уровню контролируемого то ка 1 , блок 12 отключает напряжениеисточника 1 возрастающего напряженияНа этом процесс определения одной ветви вольт-амперной характеристики заканчивается. Вторую ветвь вольт амперной характеристики устройства измеряют аналогично.В процессе контроля обратной ветви, вольт-амперной характеристики п ри действии на обратно смещаемый р-и переход контролируемого прчбора 4, возрастающего в широком диапазоне напряжения, напряжение, возникающее на смежном обратносмещаемому р-и переходе, поступает на входблока 8 сопряженйя, обладающего большим входным сопротивлением.Напряжение с выхода блока 8 поступает на вход соответствующего компаратора блока 9. При возникновении аномальной электрической связи между смеж ными р-и переходами контролируемого прибора 4 напряжение иа выходе согласующего устройства 8 превысит величину эталонного уровня напряжения, Заданного источником 10, присущую бездефектным приборам, в результатечего срабатывает компаратор блока9, а блок 12 выдает команды на блок5 памяти и аналого-циФровой преобразователь б для измерения величинынапряжения обратно смещающего р-ипереход и вызывающего аномальнуюсвязь между р-и переходами контролируемого прибора 4, а затем отключаетнапряжение источника 1 при измерениивольт-амперной характеристики в диапазоне больших токов, например, 14Х,предохраняя контролируемый прибор 4 от опасных локальных перегревов, придавая таким ббразом контролювольт-амперных характеристик новое,неприсущее известным устройствам,качество.В результате измерений вычислитель11 запоминает напряжения Б, 010,соответствующие токам 1 1 о,атакже напряжение Пл ,вызывающее аномальную связь между р-и переходамипри наличии таковой. Обработку результатов измерений выполняет вычислитель 11 согласно программируемомуалгоритму, определяя принадлежностьконтролируемого прибора 4 соответствующей группе годности.Предлагаемое устройство за счетвведения блоков 1,7,8 и соответствующих связей более эффективно по сравнению с известными, так.как обеспечивает не только контроль вольт-амперных характеристик, но и испытаниесмежных р-и переходов, причем в однои то же время с контролем вольт-амперных характеристик не только увеличивая время контроля последних, нои сокращая цикл измерений, повышаятем самым производительность устройства и расширяя его функциональные возможности.Кроме того, предлагаемое устройство, благодаря осуществлению одновременного испытания р-п переходови контроля вольт-амперных характеРистик,.позволяет свс евременно обнаружить скрытые деФекты, могущиепривести к опасным локальным перегревам и предотвратить отказ испытуемого прибора от их воздействия приМинимальном времени контроля, такимобразом придавая осуществляемомуконтролю вольт-амперных характеристик дополнительное, неприсущее известным устройствам, качество.Путем задания отдельных значенийтоков,для которых устройство измеряет величину напряжений в соответствии с нор лативно-технической доку-ментацией на величины обратных токовили прямых напряжений при заданномтоке, устройство одновременно с контролем вольт-амперных характеристикне только определяет соответствиеобратных токов и пряыах напряженийнормам технической документации,но и позволяет. определить техноло892362 Формула изобретения Составитель В.Дворкин Редактор Н.Пушненкова Техред А.СавкаКорректор Г.РешетыикЗакаэ 11249/68 Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва,Ж,Раушская наб.,д.4/5филиал ППП Патент , г.ужгород,ул.Проектная, 4 гический запас данных параметров, аблагодаря своевременному обнаружению скрытых дефектов устройство позволяет определить величину напряженияэлектрического пробоя более безопаснодля испытуемых приборов в сравнениис известными. Устройство для контроля полупро. водниковых приборов, содержащее прогграммный блок, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, вычислитель, источник эталонных уровней, соединенный выходом со входом блока сравнения, блок подключения, соединенный входами с выводами контролируемого полупроводникового прибора, первым выходом - со входом датчика напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцинальных возможностей и повышения быстродействия устройства, в него введены источник возрастающего напряжения, операционный усилитель, блок сопряжения, причем выходы программного блока соединены с соответствующи"ми управляющими входами блока памяти,источника возрастающего напряжения,операционного усилителя и аналогоцифрового преобразователя,а первыйи второй входы соответственно с выходом блока сравнения и выходом вычислителя, соединенного входом с выходом аналого-цифрового преобразователя,информацибнный вход которого соединенс выходом блока памяти, соединенногоинформационным входом через датчикнапряжения с выходом источника воз-растающего напряжения и первым выходом блока подключения, второй выходкоторого соединен с информационным15 входом операционного усилителя, соединенного выходом со вторым входомблока сравнения, второй вход которого соединен через блок сопряженияс третьим выходом блока подключения.20Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 687419, кл. С 01 й 31/26, 1979,2. Заявка Японии 9 54-12393,кл. О 01 Е 31/26, 1979 (прототип) .