Измеритель заряда переключения транзисторов

Номер патента: 945828

Автор: Иванютин

ZIP архив

Текст

1 и 945828 Союз СоветсиикСоциаиистичесииаРесиубпии ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. КЛ. 60 Щ 31 28 963%врстэюпвй квиатвт ИФР ав Авааи азврвтваай а втарвпай(53) УДК 621 382 .3(088.8) Опубликовано 23.07 82 Бюллетень М 27 Дата ояубликоваиия описания 23.07,82(72) Авторизобретения В. В, Иввнютин Куйбышевский электротехнический институт связи(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАРЯДА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано и ри производстве полупроводниковых приборов для выходного контроля, а также при разработке новых типов полупровод 5 никовых приборов и при разработке импульсных схем с диодами и транзисторами, например усилителей класса Д. Известен измеритель заряда переклю В чения полупроводниковых диодов, содержащий источник прямого тока, генератор переключакщих импульсов обратного напряжения, детекторную схему и устройство индикации 115Однако получаемые с помощью этого устройства результаты измерения имеют значительную погрешность, обусловленную зависимостью результатов измерений от длительности переключакщих гв импульсов, величины прямого и обратного токов диодов, особенностей детекторной схемы и емкостей К-и-переходов. Известен также измеритель заряда переключателя полупроводниковых диодов,содержащий генератор прямого тока, генератор переключающих импульсов, двуьдиодную детекторную схему, усилитель,регулируемый делитель, источник напряжения смещения с устройством индикации, операционный усилитель, генераторимпульсов обратного тока, подключенныйк одному электроду исследуемого диода, звшунтированного конденсатором, кдругому электроду которого подключенрезистор 21 .Операционный. усилитель в такой ске.ме, обеспечивая стабилизацию уровня .постоянной составлякщей импульсов обратного тока, снижает погрешности детектирования, но практически не снижаетдругие составлякщие погрешности иэмерения заряда переключения,Н аи более банэким к изобретениюявляется измеритель заряда переключения,содержащий генератор прямого тока, генератор импульсов обратного напряжения, 3 (1 1 Г 8управляемый негатрон, цифроаналоговыйпреобразователь, реверсивный счетчик,три конденсатора и два резистора 3.Недостатками известного измерителя заряда переключения являются значительная температурная погрешность,связанная с измеНением положительногои отрицательного сопротивлений негатрона, и значительная погрешность, связанная с падением на негатроне части вы оходкого напряжения цифроаналоговогопреобразователя, приводящим к нелинейной зависимости показания прибора отвеличины заряда переключения. Крометого, на выходе цифроаналогового преобразователя присутствуют выбросы напряжения, приводящие к дополнительной погрешности измерения. Указанные выбросы связаны с коммутацией ключей цифроаналогового преобразователя.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем,что в измеритель заряда переключениятранзисторов, содержащий генератор импульсов, конденсатор, шунт, клеммы дпясподключения эмиттера, базы и коллекторы испытуемого транзистора, введеныблок переключения, блок нагрузок, цифровой вольтметр, три источника напряжения, причем первый вывод питания блокапереключения подключен к первому выходу первого источника напряжения, второму входу цифрового вольтметра и первомувыводу шунта, вто-ой вывод которого со 35единен с вторым выходом блока переключения, первым входом цифрового вольтметра и первым выводом конденсатора,второй вывод которого подключен к клем-:ме для подключения эмиттера испытуемо 40го транзистора, общей шине первого, второго и третьего источника напряжения,второй вывод питания блока переключениясоединен с выходом второго источниканапряжения и вторым выходом генерато 45ра импульсов, первый выход которогоподключен к входу блока переключения,первый выход которого соединен с клеммой для подключения базы испытуемоготранзистора, клемма дпя подключенияколлектора которого подключена к первомувыводу блока нагрузок, второй вывод которого подключен к первому выходу третьего источника напряжения,Кроме того, блок переключения содержит первый, второй и третий транзисторы, первый, второй и третий резисторы, причем вход блока переключениясоединен с базами первого и второго)8транзисторов, первый вывод питания блока переключения подключен через второйрезистор к коллектору первого транзистора и базе третьего транзистора, коллектор которого соединен с вторымвыходом блока переключения, эмиттерподключен к коллектору второго транзистора и первому выходу блока, эмиттеры первого и второго транзисторов черезпервый и третий резисторы соответственно соединены с вторым выводом питанияблока переключения,На чертеже приведена структурнаясхема измерителя заряда переключения.Измеритель содержит генератор 1 импульсов; первый 2, второй 3 и третий 4источники постоянного напряжения, конденсатор 5 клеммы эмиттера 6, базы 7и коллектор 8, блок 9 нагрузок, блок10 переключения, который содержит первый 11, второй 12 и третий 13 транзисторы и первый 14, второй 15 и третий 16 резисторы, шунт 17 и цифровойвольтметр 18,Генератор 1 импульсов формируетоднопопярные импульсы прямоугольнойформы, управляющие работой блока 10,источники 2 и 3 постоянного напряжения,обеспечивают его питанием. Источник 4постоянного напряжения служит для питания цепи коллектора испытуемоготранзистора, Конденсатор 5 выполняетоперацию интегрирования импульсов токапереключения транзисторов. Блок 9 нагрузок введен дпя обеспечения возможности измерения заряда переключениятранзисторов различной мощности приразличных видах нагрузок. Он содержитнесколько резисторов, конденсаторов икатушку индуктивностей, которые могутсоединяться в различных комбинациях,определяемых техническими условиямина испытания транзистора.Блок 10 переключения введен в измеритель дпя переключения испытуемыхтранзисторов. Шунт 17 введен в измеритель дпя получения напряжения, пропорционального величине компенсируюшего тока, равного среднему значенйюимпульсов тока переключения, который,в свою очередь, пропорционален зарядупереключения. Бифровой вольтметр 18введен в измеритель дпя обеспеченияотсчета величины напряжения, действующего на шунте. Блок 10 содержит формирователь отпираюших импульсов токаи формирователь запирающих импульсовнапряжения, входы и выходы которых попарно соединены друг с другом.формирователь отпира кзцих импульсовтока представляет собой преобразовательимпульсов напряжения в импульсы тока,выполненные на втором транзисторе 12.Сопротивление третьего резистора 16определяет величину коэффициента преобразования. Формирователь запирающихимпульсов напряжения представляет собой двухкаскадный усилитель импульсов,содержащий первый 11 и третий 13транзисторы.и первый 14 и второй 15резисторы. Отношение сопротивленийвторого и первого резисторов определяетвеличину коэффициента усиления, Особенностью схемы формирователя запирающих импульсов является то, что оба еготранзистора при правильном выборе амплитуды импульсов генератора 1 и величин сопротивлений резисторов 14 и 15не входят в режим насыщения. Предотвращение насыщения транзисторов переключающей схемы исключает накоплениев них значительных зарядов, обеспечиваякороткое время переключения испытуемыхтранзисторов. Последнее позволяет повысить точность измерения заряда переклктчения за счет снижения рекомбинацийчасти носителей заряда переключения втечение времени переключения,Для снижения погрешности. измерениязаряда переключения, связанной с перезарядкой емкости эмиттерного перехода)третьего транзистора 13 сопротивлениеК резистора 15 выбирается в соответствии с формулой где Я - сопротивление первого реэистора 14;- напряжение первого источниэ.ц - амплитуда импульсов генерв 0тора импульсов;0 - напряжение эмиттер-база от.ей 1крытого первого транзистора;0 - напряжение эмиттер-база отЭ 91крытого испытуемого транзистора, подключаемого к,контактному устройству илинапряжение эмиттер-базадиода при протекании черезнего прямого тока.При таком выборе сопротивления .второго резистора 15 достигается прекращение протекания через шунт 17 тока коллектора третьего транзистора 13 при отпирании испытуемого транзистора. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В измерителе заряда переключениятранзисторов и -р- и структуры транзисторы блока 10 должны иметь структуру р-й-р блока 10, в полярности выходных напряжений источников 2-4 постоянного напряжения изменены нв обратные.При измерении заряда переключениятранзисторов измеритель заряда переключения работает следующим обре ).м.На интервалах времени, когда вь содное напряжение генератора 1 импульсовравно нулю, первый 11 и второй 12транзисторы блока 10 закрыты и эмиттерный переход испытуемого транзистора, подключенного к контактам 6-8,заперт выходным напряжением формиро.вателя запирающих импульсов напряжения,которое на величину падения напряженияна эмиттерном переходе третьего транзистора 13 ниже величины выходногонапряжения, первого источника 2 постоянного напряжения,На интервалах времени, когда генератор 1 импульсов формирует импульснапряжения положительной по отношениюк первой шине питания полярности, первый11 и второй 12 транзисторы блока 10переключения открываются. При этомвторой транзистор 12 формирует импульстока, отпирающий испытуемый транзистор, а первый транзистор формирует импульс тока, протекающий через второйрезистор 15, Импульс напряжения, действующий на втором резисторе 15, врезультате протекания через пего токапервого транзистора 11 запирает эмиттерный переход третьего транзистора, на котором при указанной выше Жличнне сопротивления К второго резистора 1 5 устанавливается напряжение, близкое кнулю.В интерввле между импульсами напряжение на выходе генератора 1 импульсов равно нулю, первый 11 и второй 12транзисторы запирактся, падение напряжения на втором резисторе 15 становится равным нулю и на выходе блока 10формируются запирающие импульс напряжения. В результате действия указанногоимпульса в цепи базы испытуемого транзистора формируется импульс токапереключения, протекакщего. через третийтранзистор 13, Интеграл от тока переключения за период импульсов генератора 1 равен заряду переключения испытуемого транзистора, а среднее за периодимпульсов значение тока переключенияпрямо пропорционально заряду переклю7 9488чения. При выборе коэффициента усиления по току третъего транзистора 13т 100 импульс токаколлектора этого транзистора 13 с погрешностью, непревышающей 1%, равен импульсу токапереключения испытуемого транзистора,Интегрирование импульсов тока переключателя осуществляется конденсато-.ром 5, который разряжается импульсами тока коллектора третьего транзисто ора 13 и заряжается током Ф, протекакюцим через шунт 17 от первого источника 2 постоянного напряжения. При периодическом повторении на выходе блока10 отпиракщих импульсов тока и запирающих импульсов напряжения в .схемеустанавливается равенство средних значений тока 1 разряженного конденсатора 5 и тока, заряжающего этот конденсатор, При этом напряжение, действукшее на конденсаторе,сб Е 4мгде Е - напряжение источника 2;К- сопротивление шунта 17.Для обеспечения незначительного измене- д 5.ния во времени величины тока шунта щ,приводящего к погрешности измерениязаряда переключения, емкость конденсатора 5 должна быть достаточно большой.Это достигается выбором емкости конденсатора в соответствии с формулой 1. Измеритель заряда переключения транзисторов, содержащий генератор импульсов, конденсатор, шунт, клеммы для подключения эмиттера, базы и коллектор испытуемого транзистора, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения, в него введены блок переключения, блок нагрузок, цифровой вольтметр, три источника напряжения, причем первый вывод питания блока переключения подключен к первому выходу первого источника напряжения, второму входу цифрового вольтметра и первому выводу шунта второй вывод которого соединен с вторым выходом блока переключения, первым входом цифрового вольтметра и первым выводом конденсатора, второй вывод которого подключен к клемме для подключения эмиттера испы,.туемого транзистора, обшей шине первого, второго и третьего источника напряжения, второй вывод питания блока переключения соединен с выходом второго источника напряжения и вторым выходом генератора импульсов, первый выход которого подключен к входу блока переключения, первый выход которого соединен с клеммой для подключения базы испытуемого транзистора, а клемма для подключения коллектора испьггуемого транзистора подключена к первому выводу блока нагрузок, второй вывод которого подключен к первому выходу третьего источника напряжения.2. Измеритель цо п.1, о т л и ч аю щ и й, с я тем, что блок переключения содержит первый, второй и третий транзисторы, первый, второй и третий резисторы, причем вход блока переключения соединен с базой первого и второго транзисторов, первый вывод питания блока переключения подключен через второй резистор к коллектору первого транзистора и базе третьего транзистора, коллектор которого соединен с вторым выходом блока переключения, эмиттер подключен к коллектору второго транзистора и первому выходу блока, эмиттеры первого и второго транзисторов через первый и третий резисторы соответственно соединены с вторым выводом питания блока переключения,С МООО -Ти 5- Кудгде Ти - период импульсов генератора 1, 35Величина заряда Я переключения определяется по формуле где Му- показание вольтметра 18,Введение в измеритель блока 1 О позволяет разделить ток, отпиракший транзистор,и ток переключения, в результате чего45значительно повышается точность измеоения заряда переключения,Введение в измеритель шунта 17 и цифрового вольтметра 18 постоянного напряжения повышает производительность измерений, обеспечивая возможность подключения прибора к автоматизированной системе контроля параметров полупроводниковых приборов.55 Предлагаемый измеритель заряда переключения отличается от известных повышенными точностью и производительностью измерений и может быть использован для измерения заряда переключенияполупроводниковых диодов. ф о рмул а изо бретенияС) 77 Составитель Н, ШияновРедактор Г. Кацалап Техред З.Палий Коррект Била 5/66 Тираж 717 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий,.035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4 акар 5 113 илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Эйдукас Д. Ю. Анализ и измерениепереходных процессов полупроводниковыхдиодов в субнаносекундном диапазоне.Каунас, 1970, с, 86-92,2. Авторское свидетельство СССР337738, кл, 601 Й 31/26, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР М 575585, кл, б 01 Р 31/26, 1 976.

Смотреть

Заявка

3213793, 05.12.1980

КУЙБЫШЕВСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ

ИВАНЮТИН ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 31/26

Метки: заряда, измеритель, переключения, транзисторов

Опубликовано: 23.07.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-945828-izmeritel-zaryada-pereklyucheniya-tranzistorov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Измеритель заряда переключения транзисторов</a>

Похожие патенты