Устройство для измерения и регистрации напряжения лавинного пробоя р-п переходов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рв 951199 ф .(23) ПриоритетОпубликовано 150882,Бюллетень МЮ 30Дата опубликования описания 150882 151 М. Кл. С 01 В 31/26 Госуаарственный комитет СССР но лелам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯИ РЕГИСТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ЛАВИННОГПРОБОЯ р - и-ПЕРЕХОДОВ2 Изобретение о ронной промышлен измерений. электр полупроводниковы жет быть эффекти проведении иссле менений напряжен р - и-переходов ных факторов, на го излучения. носится к электости и к технике ческих параметров приборовОно моно исследовано при ований быстрых изя лавинного пробоя од действием разли ример ионизирующеИзвестно устройство для измерения нробивных напряжений полупроводниковых приборов, содержащее пороговое устройство и токосъемное сопротивление в цепи испытуемого прибора, генератор .пускового импульса, запускающий генератор линейно-изменяющегося напряжения и триггер управления схемой запрета поступления импульсов в счетчик. В этом устройстве В момент достижения линейно-изменяющимся напряжением величины напряжения пробоя р в . и-перехода в счетчик прекращают поступать счетные импульсы, поступавшие в него с момента пуска генератора линейно-изменяющегося напряжения. Напряжение прОбоя оценивается по количеству поступивших в счетчик импульсов 1). ок данного устройства зактом, что оператор вынужю постепенно повышать ампльсов, поступающих на Недостатком известного устройстваявляется то, что время развертки линейно-изменяющегося напряжения должно быть достаточно продолжительным,так как для сохранения необходимойточности измерений к моменту достижения линейно-изменяющимся напряжениемвеличины напряжения пробоя, в счетчи 10ке должно накопиться достаточно большое количество импульсов. Это свойство принципиально ограничивает быстродействие устройства.Другим из известных устройств является устройство для измерения про 15 бивного напряжения р - п-перехода,содержащее генератор импульсного напряжения и измерительное устройство.Причем, с целью обеспечения неразрушающего контроля, оно содержит конденсатор, подключенный между выходом генератора импульсного напряжения и клеммами для подключения испытуемого элемента. Амплитуда импульсов постепенно повышается до нас- . 25 тупления пробоя испытуемого изделия 2 .Йедостатлючается вден вручнуЗ 0 литуду импур - и-переход до наступления пробоя. Это существенно ограничивает быстродействие устройства и не позволяет его использовать для регистрации быстрых изменений параметра.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, реализующее известный способ, содержащее клеммы для подключения испытуемого перехода, фаэочувствительный детектор, регистратор, полосовой усилитель, генератор высокой частоты и источник питания, подключенные ко входам смесителя, выход которого соединен с одной из клемм для подключения испытуемого перехода 33. О В этом устройстве в качестве источника питания использован генератор пилообразного напряжения, амплитуда которого медленно повышается до момента возникновения пробоя.Увеличение скорости роста напряжения невозможно, так как это приводит к тому, что вследствие неизбежных задержек в элементах схемы, момент снятия напряжения с р - и-перехода оказывается задержанным относительно момента начала развития лавинного пробоя. Это обстоятельство увеличивает вероятность повреждения ЗО р - п-перехода и его разрушения. В связи с этим пилообразное напряжение должно быть медленно-нарастающим, что ограничивает точность регистрации параметра и является недостатком уст. ройства.Целью изобретения является повышение точности непрерывной регИстрации напряжения лавинного пробоя при воздействии импульсов ионизирующего 40 излучения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения и регистрации лавинного пробоя р - п-переходов, содержащее клеммы для подклю 5 чения испытуемого перехода, фазочувствительный детектор, регистратор, полосовой усилитель, генератор высо кой частоты и источник питания, подключенные ко входам смесителя, выход которого соединен с одной из клемм для подключения испытуемого .перехода, введены фазовращатель, комплексная нагрузка, заграждающий фильтр и интегратор а источник питания выполнен/55 в виде последовательно соединенных источника тока и управляемого аттенюатора, к управляющему входу которого через интегратор подключен выход фазочувствительного детектора, первый вход которого соединен через 60 фазовращатель с выходом генератора высокой частоты, а второй вход через полосовой усилитель - со второй клеммой для подключения испытуемого перехода, к которой подключена 65 комплексная нагрузка, и регистраторсоединен с выходом смесителя череззаграждающий фильтр.На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства.Устройство для измерения напряжения лавинного пробоя р - п-переходов состоит иэ генератора 1 высокойчастоты, подключенного ко входу фазовращателя 2 и первому входу смесителя 3, к другому входу которогоподключен выход аттенюатора 4, входкоторого связан с выходом источника5 тока. Аттенюатор 4 и источник тока 5 образуют схему управляемогоисточника питания, Выходы фаэовращателя 2 и полосового усилителя бподключены ко входам фазочувствительного детектора 7, выход которого соединен со входом интегратора 8,подключенного своим выходом к управляющему входу аттенюатора,Выход смесителя 3 подключен кпоследовательно соединенным заграждающему фильтру 9 и регистратору10, а также к одной иэ клемм 11 дляподключения испытуемого перехода,а другая клемма 12 соединена с комплексной нагрузкой 13 и входом полосового усилителя б,Устройство работает следующим образом.Постоянный ток, выдаваемый источником 5 тока, проходя управляемыйаттенюатор 4, смешивается в смесителе 3 с током от генератора 1 высокочастотного напряжения. Суммарныйток протекает в обратном направлении через р - п-переход, замыкаясьна землю через нагрузку 13. Комплексная нагрузка 13 представляет собойсоединенные параллельно индуктивностьс активным сопротивлением, близкимк нулю, и резистор, который ограничивает величину сопротивления нагрузкина высоких частотах. На частоте генератора 1 высоких частот сопротивление нагрузки равно сопротивлениюрезистора, но на низких частотахее сопротивление близко к нулю. Высокочастотное напряжение, выделенное нагрузкой 13, усиливается в полосовом усилителе б, центральная частота полосы пропускания которого равна частоте высокочастотного генератора 1. Усиленный сигнал поступает на один вход фазочувствительного детектора 7, на другой вход которого подается напряжение высоко - частотного генератора 1, прошедшее фазовращатель 2. Фазовращатель устраняет паразитные фазовые сдвиги элементов устройства. Передаточная характеристика фазочувствительного детектора 7 такова, что при равенстве фаэ двух входных сигналов напряжение на его выходе равно нулю.Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 307360, кл. С .01 Р 31/26, 19692. Авторское свидетельство СССР.Р 654917, кл. 0 01 В 31/26, 1977.3. Авторское свидетельство СССРР 421959, кл, 6 01 В 31/26, 1972(прототип),При разности фаз, отличной от нуля,на выходе детектора появляется напряжение, полярность и амплитуда которого зависит от знака разности фазвходных сигналов. Интегратор 8 накапливает заряд, обусловленный подачей на его вход сигнала с выхода фазочувствительного детектора 7, ивыдает сигнал, пропорциональный заряду на управляющий вход аттенюатора 4. 10Описанные элементы устройствапредставляют собой следящую систему. Амплитуда управляющего напряжения на входе аттенюатора поддерживается такой, что ток через р - ипереход на обратной ветви вольт-амперной характеристики соответствуетнапряжению лавинного пробоя. Приэтом разность фаз напряжения с генератора 1 после прохождения фазовращателя 2) и напряжения с усилителя б, пропорционального току черезр - и-переход, равна нулю, а напряжение на входе интегратора 8 отсутствует,25Если при изменении свойств р - иперехода задаваемый ток отклоняется от значения, соответствующегонапряжению лавинного пробоя, появляется разность фаз сигналов на выходе. детектора 7 и соответствующееей напряжение на входе интегратора8Заряд, накопленный интегратором 8и соответственно его выходной сигнал, уменьшается или увеличиваетсяв зависимости от полярности сдвигафаз. Это в свою очередь вызывает подстройку аттенюатором 4 тока испытуемого перехода к уровню, соответствующему новому значению напряжения лавинного пробоя. Таким образом, на клемме 11 непрерывно поддерживается напряжение, соответствующее развитиюлавинного пробоя. Сигнал с этой клеммы, пройдя заграждающий Фильтр 9,настроенный на частоту высокочастотного генератора 1, поступает в регистратор 10. Поскольку сопротивлениекомплексной нагрузки 13 на низкихчастотах практически равно нулю, анодр - и-перехода на этих частотах оказывается "заземленным", а потенциалкатода 11 р - и-перехода представляет собой напряжение лавинного пробоя,поступающее в память регистратора 10Предложенное устройство для измере ния напряжения лавинного пробоя р - ипереходов по сравнению с известнымпозволяет приблизительно на порядок повысить точность регистрации, т.е.проводить измерение и регистрациюбыстроизменяющегося напряжения пробоя р - и-переходов. Вследствие этого становится возможным проводитьэксперименты по исследованию изменения напряжения лавинного пробоя исвязанных с ним электрофизическиххарактеристик р - и-перехода при воздействии на него различных Факторов,например коротких импульсов ионизирующего излучения. Устройство для измерения и регистрации напряжения лавинного пробоя р - и-переходов, содержащее клеммы для подключения испытуемого пере хода, фазочувствительный детектор, регистратор, полосовой усилитель, генератор высокой частоты и источник питания, подключенные к входам смесителя, выход которого соединен с одной из клемм для подключения испытуемого перехода, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности непрерывной регистрации напряжения на р - и-переходе в области лавинного пробоя при воздействии импульсов ионизирующего излучения, в него введены фазовращатель, комплексная нагрузка, заграждающий фильтр и интегратор, а источник питания выполнен в виде последовательна соединенных источника тока и управляемого аттенюатора, к управляющему входу которого через интегратор подключен выход Фазочувствительного детектора, первый вход которого соединен через фазовращатель с выходом генератора высокой частоты, а второй вход через полосовой усилитель - с второй клеммой для подключения испытуемого перехода, к которой подключена комплексная нагрузка, и регистратор соединен с выходом смесителя через заграждающий фильтр.9511.99 Составитель Ю.БрызгТехред Ж. КастелевичДылын а 7 Подписиого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д.4/5 Ужгород, ул.Проектная,4 Заказ 5939/50 Тираж 7 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж