Устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 24.0780 (21) 2964397/18-21 31 М;ХП.З с присоединением заявки Мо(23) Приоритет О 01 8 31/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. 2 (088. 8) Дата Опубликования описания 15.04,82 72) Авторыизобретения Н.Н.Беспалов, А.В.Мускатиньев и 1) Заявитель 4 ордовский госуда ный универс 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХПАРАМЕТРОВНТИЛЕЙ стройст параборов ом исни за га 5 Изобретение относится к увам для измерения и контроляметров полупроводниковых припри их изготовлении и массовпользовании.устройство предназначено для измерения токов утечки 1 упи обратных токов 1 обр, максимальных прямых и обратных напряжений полупроводниковых вентилей.Известно устройство, содержащее регулирующий потенциометр, трансформатор, выпрямитель с конденсатором Фильтра, параллельно которому черЕз переключатель рода измерения подсое динена последовательная цепь из резистора пусковой кнопки и зарядного конденсатора, разрядный резистор, устройства измерения напряжения и тока, испытательное напряжение в Котором формируется при нажатии пусковой кнопки. Измерение токов и напряже- .- ния ведется визуально 11.Недостатками этого устройства являются низкая точность измерения, обусловленная большой длительностью процесса измерения, так как измерение производится визуально, и нагреванием при этом испытуемого прибора, а также ручной регулировкой напряжея; низкая производительность,свянная с ручнол регулировкой; нерантируется сохранность испыЪуемоприбора в процессе измерения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для испытания полупроводниковыхвентилей, при низкой частоте следования испытательного напряжения, содержащее накопительный конденсатор,подключенный к питающей сети череззащитный тиристор и токоограничивающий резистор, индуктивность, встречно-параллельно включенные коммутирующий тиристор, и диод, блок управления защитным тиристором, источникопорного напряжения, блок управлениякоммутирующим тиристором, согласующий трансФорматор, вторичная повышающая обмотка которого соединена череззащитный диод и шунт с клеммами для.подсоединения испытуемого вентиля,сравнивак 1 щий блок по напряжению итоку, усилитель и измеритель 21 .Недостатками известного устройстваявляются низкая точность измерения,связанная с тем, что при нестабильнос"ти во времени напряжения сети и параметров элементов,с помощью которых О. Аоюмируются испытательные импульсынапряжения, в данном устройстве невозможно добиться точного установления заданной амплитуды напря.кения наиспытуемом вентиле, так как подстройка амплитуды испытательного напряжения, осуществляемая цепью обратной 5связи, ведется дискретным изменениемугла задержки включения защитного тиристора в промежутке между испытательными импульсами напряжения; малое быстродействие, связанное с тем, 10что для формирования даже одного цикла заряда и разряда накопительногоконденсатора необходимо несколькопериодов напряжения питающей сети.При отклонении амплитуды напряжения 15на испытуемом вентиле от заданнойвеличины необходимы повторные циклы. заряда и разряда накопительного конденсатора; ограниченные функциональные возможности вследствие тога, что 20при испытании полупроводниковыхвен. -тилей в закрытом состоянии устройство позволяет измерять только токутечки и обратный ток при приложениик испытуемому вентилю соответствующего по величине и полярности импульса испытательного напряжения и неизмеряет максимально допустимые прямые и обратные напряжения при установленных значениях тока утечки илиобратного тока, при этом устройствоне гарантирует сохранности испытуемого вентиля,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей,повышение точности и быстродействия 35измерения.Указанная цель достигается тем,что в устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей, содержа.щее повышающий трансформатор,токоогра-Оничивающий резистор, конденсатор,электронный ключ, выпрямительныйэлемент, токоизмерительный шунт, первый вывод которого соединен с однойиз клемм для подключения используемого вентиля и с первым входом измерительного блока, а второй выводс вторым входом измерительного блока, усилитель, источник опорного напряжения, два компаратора и блокуправления, введены генератор линейно нарастающего напряжения, сумматор, измеритель интервалов времени, аттенюатор, балансный модулятори генератор прямоугольных импульсов,причем выход генератора прямоугольных импульсовсоединен с управляющим входом балансного модулятора,.выхоц которого через усилитель соединен с выводами первичной обмоткиповышающего трансформатора, выводы 6 Овторичной обмотки которого соединеныс выпрямительным элементом, первыйвыход которого через токоограничивающий резистор соединен с одной обклад.кой конденсатора, другая обкладка 65 которого соединена со вторым входомвыпрямительного элемента, а параллельно конденсатору включенй; электронный ключ, аттенюатор и клеммы дляподключения исследуемого вентиля, пер.вый вывод токоизмерительного шунтасоединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорногонапрякения, а выход первого компаратора соединен с одним из входов бЛокауправления, к другому входу которогоподсоединена входная клемма устройства, первый выход блока управлениясоединен с управляющим входом электронного ключа, второй выход - с измерителем интервалов времени и входом генератора линейно нарастающегонапряжения, выход которого включенна первый вход второго компаратора ипервый вход сумматора, второй входкоторого соединен с выходом второгокомпаратора, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора, а выход сумматора соединен с-другим входом балансного модулятора.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит генератор 1прямоугольных импульсов, балансныймодулятор 2, усилитель 3, повышающийтрансформатор 4, мостовой выпрямительный элемент 5, токоограничивающий резистор б, конденсатор 7, разрядный резистор 8, аттенюатор 9,электронный ключ 10, клеммы 11 и 12для подключения испытуемого прибора,токоизмерительный шунт 13, измерительный блок 14, первый компаратор15, источник 16 опорного напряжения,блок 17 управления, измеритель 18интервалов времени, генератор 19 линейно нарастающего напряжения, второй компаратор 20 и сумматор 21.Устройство работает следующим образом,Величина опорного напрякения источника 16 устанавливается пропорционально значению тока уставки.При измерении величины. тока утечки уили обратного тока ай по сигналу "Пускфна первом выходе блока 17 управленияФормируется управляющий прямоугольныйимпульс, длительность которого пропорциональна амплитуде напряжения наиспытуемом приборе, при которой необходимо произвести измерение тока,При этом запускается генератор 19,выходное напряжение которого нарастает пб линейному закону с заданнойскоростью, это напряжение поступаетйа первый вход второго комаратора 20и через сумматор 21 подается на аналоговый вход балансного модулятора2, на управляющий вход, которого сгенератора 1 поступают управляющиедвухполярные прямоугольные импульсысо скважностью 0 = 2, причем период920586Формула изобретения Устройство для измерения параметров полупроводниковых вентилей,содеркащее повышающий трансформатор, токоограничивающий резистор, конденсатор, электронный ключ, выпрямительный элемент, токоизмерительный шунт, первый вывод которого соединен с од- ной из клемм для подключения исследуемого вентиля и с первым входом измерительного блока, а второй вывод с вторым входом измерительного блока, усилитель, источник опорного напряжения, два компаратора й блок управле" ния, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения точности и быстродействия измерения, в него введены генератор линейно нараста ющего напряжения, сумматор, измеритель интервалов времени, аттенюатор, ф. балансный модулятор и генератор прямоугольных импульсов, причем выход генератора прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом баланс- ного модулятора, выход которого через усилитель соединен с выводами первичной обмотки повышающего трансформатора, выводы вторичной обмотки колебаний этих импульсов во многораз меньше длительности линейно .нарастающего импульса. С выхода баланс.ного модулятора 2 двухполярные импульсы, нарастающие по линейному закону, через усилитель 3 и повышающий 5трансформатор 4 подаются на мостовой) выпрямительный элемент 5 и повышающий трансформатор 4 подаютсяна (мостовой) выпрямительный элемент 5. оС выхода мостового выпрямительного элемента 5 однополярные импульсы напряжения, амплитуда которых нарастает по линейному закону, черезрезистор 6 поступают на конденсатор 157. В результате на клеммы 11 и 12для подключения испытуемого прибораформируется линейно нарастающее напряжение. При отклонении напряженияот линейно нарастающего с аттенюатора 9 часть этого напряжения пбступает на второй вход компаратора 20,вырабатывающего сигнал рассогласования.Этот сигнал рассогласования поступает йа второй вход сумматора 21,где суммируется с линейно нарастающим сигналом генератора 19. При этомустраняется погрешность отклонениянарастающего напряжения на испытуемом приборе от линейного закона. Поокончании управляющего импульса спервого выхода блока 17 управлениявыходное напряжение генератора 19падает до нуля, а с второго его выхода - на вход ключа 10 поступаетуправляющий сигнал. При этом ключ 10 3открывается, а конденсатор 7 разряжается через резистор 8 и ключ 10,а измерительный блок 14 измеряет напряжение на токоизмерительном шунте13, пропорциональное амплитудному 40значению тока утечки 1 о или обратного тока 1 ср, испытуемого прибора.В случае превышения этими значениями токов величины тока уставки срабатывает компаратор 15, и со второго 45выхода блока 17 управления на ключ10 поступает сигнал включения. Приэтом напряжение с импульсного прибора снимается,При измерении максимального прямого Омрмккс или обратного Овбрекспри известной уставке го токупосигналу "Пуск" с первого выхода блока 17 управления начинает формироваться управляющий прямоугольный сигнал,которым запускается генератор 19. Врезультате на испытуемом приборе формируется линейно нарастающее напряжение, При этом увеличивается токутечки 19 в или обратный ток 1 рБр игпри равенстве напряжения, снимаемогос токоизмерительного шунта. 13, опорному напряжению источника 16, срабатывает компаратор 15, выходной сигналкоторогопоступает на вход 17 управления, В этот момент заканчивается 65 формирование управляющего прямоугольного импульса с первого выхода блока 17 управления, длительность которого пропорциональна амплитуде линейно нарастающего напряжения на испытуемом приборе при заданной уставке тока утечки 1 те или обратного тока 1 Ор . Измеритель 18 измеряет длительность этого импульса. Одновременно при срабатывании компаратора 15 со второго выхода блока 17 управления вырабатывается сигнал управления ключом 10, который при этом разряжает конденсатор 7, подготавливая его к следующему циклу измерения.Таким образом, измерение каждого параметра происходит за время форми рования одного испытательного импульса, амплитуда которого пропорциональ. на длительности управляющего импульса с блока 17 управления. Линейный закон нарастания испытательного напряжения обеспечивается цепью следящей обратной связи. При этом точное установление амплитуды испытательного напряжения осуществляется в течение одного цикла измерения, не требуется длительного времени накопления энергии от сети, а также гарантируется сохранность испытуемого прибора, Формирование линейно нарастающего испытательного импульса, скорость которого можно менять, позволяет также устранить погрешность измерения, связанную с наличием емкостного тока прибора.920586 Составитель Н.Чистяковадактор М.Недолуженко Техред М,Тепер Корректор Г.О аж 719 П о комитета СССР и открытий Раушская наб.,писное лиал ППП "Патент" г.ужгород, ул,Проектная,4 которого соединены с выпрямительнымэлементом, первый выход которого че-,рез токоограничивающий резистор соединен с одной обкладкой конденсатора,другая обкладка которого соединенас вторым выходом выпрямительного элемента, а параллельно конденсаторувключены электронный ключ, аттенюатор и клеммы для подключения исследуемого вентиля, первый вывод токоизмерительного шунта соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходомисточника опорного напряжения, а выход первого компаратора соединен содним из входов блока управления, кдругому входу которого подсоединенавходная клемма устройства, первыйвыход блока управления соединен суправляющим входом электронного клюЗаказ 2331/49 Тир ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, ча, второй выход - с измерителем интервалов времени и входом генераторалинейно нарастающего напряжения, выход которого включен на первый входвторого компаратора и первый входсумматора, второй вход которого сое.динен с выходом второго котпаратора,второй вход которого соединен с выходом аттенюатора, а выход сумматорасоединен с другим входом балансногомодулятора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тиристоры. Технический сравочник, Под ред. В.,А.Лабунцова и др.М;,"Энергия" 1971, с.446-447. ф2. Лвторское свидетельство СССРР 438950, кл.б 01 й 31/26, 1973