Способ измерения вольт-амперных характеристик двухполюсников

(71) Киевский государственный университет им. Т,Г.Шевченко(56) Авторское свидетельство СССР У 1109654, кл. С 01 К 17/02, 1981Авторское свидетельство СССР В 737841, кл. С 01 К 15/12, 1978,олупроводниковых разрядных прибор ндов в плазме. Ц вляется повышени ВАХ. Сущноств с в том, что, кро ектрон- электри пример,ных, газ лью изобточности особа заски тен измерен ключает е опред ления величин напряжении и токов исследуемого двухполюсника при заданииодной иэ этих величин в виде дискретного ряда значений и измерения другойвеличины для каждого значения заданной, при каждом измерении ВАХ исследуемого двухполюсника дополнительноизмеряют ВАХ двух эталонных резисторов различного сопротивления. Приэтом измерения всех трех ВАХ проводят при одинаковых значениях задаваемой величины. Время измерения длявсех трех ВАХ выбирают по формул )приведенной в описании изобретения.1 з.п. ф-лы,Я ВОЛЬТ-АИПЕРНЫХ ОЛЮСНИКОВосится к способам ких величин и ано для измереарактеристик ухполюсников, нае значения заданной ренин ВАХ исследу дополнительно изм Изобретение относится к технике измерения электрических величин и может быть использовано для измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) нелинейных двухполюсников, например полупроводниковых, электронных, газоразрядных приборов, электрических зондов в плазме,Цель изобретения - повышение точности измерения ВАХ.Сущность способа заключается в том, что, кроме определения величин напряжений и токов исследуемого двухполюсника нри задании одной из этих величин в ниде дискретного ряда зна.- чений и измерения другой для каждого лонных резисторовления, при этом иВАХ проводят призадаваемой величи Время измерения С нсех трех ВАХ выыбирают из условия: ффффф"ф,2 + 1)где 4 Х - максимально допустимыеЭ Оотносительные погрешности напряжения и тока,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ .СССР(54) СПОСОБ ИЗХЕРЕНИ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХП (57) Изобретение от измерения электриче может быть использо ния вольт-амперных (ВАХ) нелинейных дв при каждом изме- мого двухполюсника ряют ВАХ двух этаразличного сопротив мерения всех трех динаконых значениях5 158921ром резисторе в и-йточке ВАХ,Г - напряжение холостогохода источника напряжения в этой точке ВАХ,Величина ДБ/О.приблизительноф ххравна относительному изменению напряжения при изменении сопротивления нагрузки от Кдо К и обусловливает появление относительной погрешностивызванной конечным выходным сопротивлением источника напряжения 15 К-КУ ЯЭ м)Для каждого типа аппаратуры мо 3 О жет быть найдено максимальное значение Б , равное Э максфд 1Б = щах- - - 1макс д11 +1135 где Д 1 , Л 1 - аддитивные составЬляющие абсолютныхпогрешностей измерителя тока ви-й точке ВАХ пер. 4 Ового и второгорезисторов;д 1 , а 1 - мультипликативныеЬ 1 ВФ О 1 есоставляющие абсолютной погрешности 45измерителя тока ви-й точке ВАХ первого и второго резисторов.Погрешности Д 1,х и д 1 е выэ- аО ваны смещением нуля измерителя тока вследствие неточной настройки, температурных и временных дрейфов параметров аппаратуры. Для каждого типа аппаратуры. теоретически или экспериментально можно определить время,за, которое временной и температурный дрейф ее параметров значительно меньше (например, в десять раз) допустиПриращение тока 3, вызванное иэиенением сопротивления от величины К до К .при напряжении 0, равно К 1 дз. П -ККОбозначив ДК = К - К и учитывая, что 0/К, приблизительно равно 1 ъ (с точностью до погрешности Д 1 к ), получают Величина Дд/1 , равна относительной погрешности, вызванной нелинейностью измерителя. н4 ПоПвУчитывая, что К,К кожно счи- тать Из этого выражения находим Таким образом, если Котвечает приведенному выше условию, приравнивание дО к д 0 приводит к ос 1таточной относительной погрешности, меньшей чем 3.Погрешностй Д 1и 41, можноопредставить в виде 8 6мой остаточной погрешности измерения тока. Если все три ВАХ измерены за время, меньшее или равное найденному, можно считать, что д 1 31 в . Погрешности Д 1 и Д 1возййкают1 вЬ 2 еиз-за отклонения масштаба измерителя тока от заданной величины, Отклонение масштаба измерителя тока может быть выражено относительной нелинейностью Б7 Д 1- т; - Мфд .3 М где 1 - измеренная величина,- входной. ток,М - заданный масштаб измерениятока.Для измерителя тока, включающего оконечное устройство индикации, которое учитывает весовые коэффициенты преобразования (например, шаг квантования, соответствующий единице мпадшего разряда) должно соблюдаться условие М = 1. Тогда нелинейность Далее по тексту нелинейность Б озЭ начает максимальное значение этой величины (индекс макс опускается).Приращение тока ад на входе измерителя приводит к погрешности Д 3 приращения измеренной величины д 1 3 л 1 = 41 - - - 1д 1 - Дд,с 1 1й ьК,1., К 1оК -К 1, , 1 д 1,1 и = 1 +д 1п к,о ц 1=1 +Д 1 Обозначив о"дЖ/1 получаютдК Э Э К+ДК5Задаваясь величиной 4 и зная величину Б, можно определить допустимое значение КУчитывая, что 3 К К "К, из предыдущей Формулы находят 1 ОК "К, (1+ ). Следовательно, если выполняется неравенство35К, ( К ( + д ) можно считать,д 1=д 1 и д 1- д 1.Такое допущение приводит к остаточной относительной погрешности измерения тока, не превышающей ве" личину Ф,При выполнении указанных требований к времени измерения и величинам3сопротивлений К , К уравнения для БАХ резисторов принимают вид+ д 0, - К,(1,+д 1)Иэ этих уравнений находят Таким образом, для каждого значения задаваемого напряжения может быть 4 О найдена абсолютная погрешность установки этого напряжения ДУ. Поскольку значения 1и 1перекрывают всю шкалу измеряемых токов можно считать, что для 2 К точек 45 этой шкалы найдены абсолютные по" грешности измерения тока.Соотношения для случая задания тока и измерения напряжения получены аналогично с учетом инвариантности законов электротехники относительно одновременной замены напряжений токами и сопротивлений:проводимостями.Приведенныи анализ показывает, что,) РР при применении предлагаемого способа могут быть найдены, а следовательно, учтены, погрешности задания одной величины и измерения другой во многих,точках диапазона изменения этих величин, что приводит к повышению точности измерения ВАХ без повышения точности аппаратуры,Измерение ВАХ по способу проиэво" дят в следующем порядке. По максимальной величине задаваемого напряжения 0, , измеряемого тока 1 известному выходному сопротивлению г источника напряжения, максимальному значению относительной нелинейности Я измерителя тока и задаваемым отстаточным относительным погрешностям Ф,напряжения и тока определяют сопротивления эталонных резисторов К и К. К (К сК ( 3 Я ) э Р ЭЗа время, исключающее влияние тепловых ивременных дрейФов параметров аппаратуры, в любой последовательности измеряют ВАХ исследуемого двухполюсника и эталонных резисторов при одинаковых значениях напряжений,Вычисляют абсолютные погрешности установки напряжения и измерения тока при измерении ВАХ резисторов по Формулам Корректируют значения токов ре- зисторов Для каждого тока исследуемого двухполюсника 1находят ток из наборов 1 , 1иэ условия минимуоф вма величины 11 -1, , где К = 1ькдля токов резистора К , К = 2 для токов резистора К , в общем случаеФ и,Корректируют значения токов ис" следуемого двухполюсника9218 ополюсник, по измеренным значениямстроят вольт-амперную характеристикуисследуемого двухполюсника, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 5чповышения точности измерении, прикаждом измерении вольт-амперных харак.теристик исследуемого двухполюсникадополнительно измеряют вольт-амперные характеристики каждого из двухэталонных резисторов, измерения вольтамперных характеристик проводят притех же заданных фиксированных значениях напряжения, по результатам измерения вольт-амперных характеристик 15эталонных резисторов определяют абсолютные погрешности к результатамизмерения вольт-амперных характерис-тик исследуемого двухполюсника, со противление первого эталонного резистора выбирают равным отношению мак.симального задаваемого напряжения кмаксимальному току через исследуемыйдвухполюсник, а сопротивление второго 25 эталонного резистора выбирают равнымменьшему из значений, расчитанных поформулампри условиядимость Сг 9 т из ус с+ .ф(0 опротивление источн бсолютные погрешнос пр токаоренно выш ля случая, ог ют по формулаС, Б и -С П и.г ычисл Л 1 . - (Б -Б С, Сг С -С гСпосос ясти д поде Б на первом напряже греши0 форму пр езис и втор токе 1 11 -1 )а изобр Ф о,ения- 1 Кг 1. Способ измерения вольт-ампер-.ых характеристик двухполюсников, 55аключающийся в том, что задают рядиксированных значений напряжения насследуемом двухполюснике, измеряютеличины тока через исследуемый двухгде 13 9 158 где Л 1- абсолютная погрешность измерения токов 1 ь1 Л 11Корректируют значения напряжений на исследуемом двухполюснике й а й гкфркор - + 2к ф где 1 - корректированное зна(ф кчение тока двухполюсника при напряжении Б ,По вычисленным значениям составляют таблицу для ВАХ исследуемогодвухполюсника,Для случая, когда задается ток,а измеряется напряжение, измеренияпроизводятся аналогично. Резисторывыбирают по формулам (4) и 5), абсолютные погрешности находят по формуле (б). С целью уменьшения влияния проводимости я источника тока довеличины заданной остаточной относительной погрешности / при измерении. напряжения и задании тока, проводимость второго резистора С выбираютиз условия УЗ(С +Б)гС,с гИ Кроме того, с целью влияния нелинейности Я напряжения до заданной носительной величины Р оговоренных выше, пров второго резистора выби вия опротивление первого и торого эталонных резис. торов эквивалентное внутренне заданных фиксированныхзначений напряжения,заданные допустимые остаточные относительные погрешности по напряжениюи току соответственно,максимальная относительная нелинейность измезаданное значение напряжения из ряда фиксированных значений;1589218 Составитель Л.СотниковаРедактор Л.Пчолинская Техред И.Дидык Корректор Т И Заказ 2539 Тираж 54; ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 1 ,1- измеренные .значения токов соответственно через пер" вый и второй эталонный резисторы при заданном значении напряжения 01Ь