Устройство для измерения температурных коэффициентов составляющих дрейфа параметров полевых транзисторов
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 737891
Автор: Свирид
Текст
щ 737891 Союз Советскнк Соцнапнстнческык Республикприсоединением заявки осударственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Л. Свирид ский радиотехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ 1(ОЭФФИЦИЕНТОВ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДРЕЙФА ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения температурных коэффициентов составляющих дрейфа параметров полевых транзисторов, обусловленных подвижностью носителей заряда в канале и контактной разностью потенциалов между затвором и каналом, с повышеннбй точностью и быстродействием и может быть использовано при технологическом контроле тепловых и других параметров полевых транзисторов различных типов. Известны устройства для измерения 15 температурных коэффициентов параметров различных элементов, например емкости конденсаторов, основанные на определении изменения параметров исследуемого элемента, вызванного изме.нением температуры окружающей среды и содержащие термостат с,двумя каме., рами, в которых поддерживается различная температура, систему транспортировки исследуемых элементов из одной 25 -камеры в другую, автоматический мост переменного тока с двумя системами уравновешивания. и блоки памяти для запоминания ийформации после каж" 1 дого уравновешивания моста (11 30 Эти Устройства при определении температурных коэффициентов составля- ющих дрейфа параметров полевых транзисторов не обеспечивают соответствующей точности измерений вследствие специфических особенностей исследуемых элементов, состоящих в том, что в в них источники дрейфа действуют совместно и влияют на выходные параметры в противоположных направлениях, усложняя получение и разделение информации обизмеряемых коэффициентах,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температурных коэффициентов составляющих дрейфа параметров полевых транзисторов, содержащее двухкамерный термостат с системой транспортировки исследуемого прибора из одной камеры в другую, регистрирующий прибор, преобразователь параметр-напряжение, соединен" ный с исследуемым прибором, генератор импульсов, два синхронных детектора, два аттенюатора, сравнивающие устройства, пропорциональный модулятор и источник,напряжений смещения, при этом генератор импульсов пОдклю чен к первому и второму синхроннымТак им обра эом, устройство в автоматическом режиме производит измере-ние напряжения отсечки и приращенийнапряжений, пропорциональных броизводных, при двух значенйях температуры окружающей среды и в соответствиис (3), (4) и (5)определяет искомыетемпературные коэффициенты, обеспечивая выигрыш в точности и быстродействии измерений.На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения температурныхкоэффициентов составляющих дрейфа параметров полевых транзисторов; нафиг. 2 - характеристика проводимости канала полевого транзистора придвух значениях температуры окружающей среды, поясняющие принцип измерения; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.Устройство (Фиг. 1) содержит рядфункциональных систем. Исследуемый 2транзистор 1, преобразователь 2 па"раметр-напряжение, первый и второйсинхронные детекторы 3 и 4 и пропорциональный модулятор 5, управляемыегенератором 6 импульсов, а также первый аттенюатор 7, с коэффициентомзатухания равным двум, и первое сравнивающее устройство 8 образуют систему измерения производной проводимос-,ти канала по напряжению затвор-исток полевого транзистора. Второй аттенюатор 9, соединенный с клевойистока исследуемого транзистора 1,и имеющий коэффициент затухания, равный двум, и первое вычитающее уст,. ройство 10 оьеспечивают непосредственный отсчет напряжения отсечкиИсточник 11 напряжений смещения и второе сравнивающее устройство 12, соединенное с клеммой затвора транзистора 1, образуют систему стабилизации 40проводимости в одной из точек исследуемой характеристики независимо отвлияния температуры окружающей среды,которая позволяет автоматически выполнить условие (5). Двухкамерный тер мостат 13 с системой транспортировки , 14 исследуемого элемента из одной камеры в другую позволяет произвестимодуляцию по температуре параметровполевого транзистора. Третий и четвертый синхронные детекторы 15 и 16, третье вычитающее устройство 17 и делительное устройство 18 представляютсобой канал измерения температурногокоэффициента составляющей дрейфа параметров, обусловленной подвижностью 55носителей заряда в канале (3), В состав канала измерений температурногокоэффициента составляющей дрейфа параметров, обусловленной контактной разностью потенциалов между що затвором и каналом (4), входятпятый и шестой синхронные детекторы 19 и 20, второе вычитающееустройство 21 и множительно-делительное устройство 22. Регистрирующий б 5 прибор 23 осуществляет индикацию измеряемых величин. Управление всеми системами устройства производится с помощьй генератора-формирователя 24 запускающих импульсов, моностабильного элемента 25 и логического элемента ИЛИ 26.При подключении к измерительным клеммам устройства полевого транзистора 1 его рабочая точка оказывается смещенной в область максимума проводимости исследуемой характеристики под влиянием большого разностного сигнала, возникающего в сравнивающем устройстве 12 за счет опорного напряжения источника 11 и отсутствующе-го в данный момент напряжения синхрон" ного детектора 4, что способствует образованию напряжений на выходах преобразователя 2 параметр-напряжение и синхронных детекторов 3 и 4 в результате непрерывной работы генератора6. Выходное напряжение детектора 4, преодолевая в сравнивающем устройстве 12 опорное напряжение источника 11, пере" водит рабочую точку полевого транзистора 1 на участок характеристики, определяемый начальными условиями, с последующей стабилизаЦией в установившемся режиме проводимости С(Оз ) (фиг. 2) с заданнойточностью, независимо от влияния различных факторов, за счет изменения наПряжения О . Одновременно с этим выходное напряжение детектора 4, ослабленное аттенюатором в соответствующее число раз, сравнивается с полным напряжением детектора 3 в устройстве 8. Результат сравнения, усиленный в этомже устройстве, а затем преобразованный в пропорциональном модуляторе 5 в импульсное напряжение прямоугольной формы, воздействуя на затвор, вызывает модуляцию проводимости канала полевого транзистора, при этом на выходе преобразователя 2 образуется напряжение,пропорциональное глубине модуляции Д С (фиг. 2),В дальнейшем это напряжение с помощью синхронных детекторов 3 и 4 разделяется по временному принципу с последующим накоплением информации в виде напряжений соответствующих максимальному С (О) и минимальному ЙцМзначениям проводимости канала транэисто" ра в пределах модулирующего воздейст-. вия. Таким образом, при выборе необходимых начальных условий работы детекторов 3 и 4 и модулятора 5, синхронизм которых обеспечивается генератором 6, данная система авторегулировки приходит в равновесное состояние, непрерывно поддерживая постоянной с заданной степенью точности и в соответствии с уровнем затухания аттенюатора 7 глубину модуляции проводимости канала полевого транзистора 1, независимо от действия различных фак оров, за счет изменения входного воэдействия д 1),несущего информацию опроизводной проводимости исследуемой обрабатывается в соотВетствии с (4)характеристики. Напряжеййе"смещенйя в канале измерения второго температурОр определенной полярности, поступаю- ного коэФфициента 8, т. е. вычитаетщее с выхода сравнивающего устройст- ся в устройстве 21 с хранимым напрява 12 и ослабленное в два раза атте- жением детектора 19, а получаемая раз-,нюатором 9, вычитается в устройстве ность перемножается с хранимым напря 10 с выходным напряжением сравниваю 5жением детектора 15 и делится на изщего устройства 8, а затем усиливабт- меняющееся напряжение детектора 16 вся в два раза, образуя напряжение от-множительно-делигельном устройстве 22.сечки 1), исследуемого транзистора Спустя три-четыре тепловых постоянных(фиг 2) "которое"-поступает для даль- переход-среда полевого транзистора,1 О днейшей обработки на синхронные детек- когда температура кристаллаторы 19 и 20: Одновременно с ним вы- (фнг. 3 а) станет равной температуред- ходное напряжение сравнивающего уст- другой камеры термостатаи дальройства 8, соответствующее производ- нейшее изменение наклона характеристиной проводймости Ь 0, воздействует ки проводимости (Фиг. 2) прекращается,на информационные входы синхронных 15 мбностабильный элемент, возвращаясьдетекторов 15 и 16, К этому моменту - в исходное состояние, заканчиваетсявремени полевой транзистор 1, нахбдясь формирование управляющего импульсав одной из камер термостата 13, приоб- (фиг, 3 в), переводя синхронные детекретает температуру кристалла Р, торы 16 и 20 в режим хранения накоп(Фиг. 3 а). Под влиянием управляюще- Щ ленной информации о производной Ь Уиго импульса (Фиг. 3 б) генератора-Фор- и Напряжении отсечки цр.д соответстмирователя 24, воздействующего на уп- вующими температуре , и, воздейравляющие входы синхронных детекторов ствуя на систему транспортировки 1415 и 19 непосредственно, а 16 и 20 - возвращает ее в исходное состояние." через логический элемент ИЛИ 26, в 2 При этом изымается старый и подключадетекторах 15 и 16 накапливается ин- ется к измерительным клеммам устройформация о производной проводимости ства новый транзистор, находящийсяа в детекторах 19 и 20 - о напряженйи , в первой камере термостата и успевотсечко ечки П соответствующих харак- шнй заблаговременно прогреться доо- ристике проводимости канала при тем- температуры, а измерительное устте30пературе д (Фиг. 2). По окончанию ройство подготавливается к новомууправляющего импульса (Фиг. 3 б), дли- циклу измерений. Отрицательный пере" "тельность которого зависит" от временипад напряжения, который образовываетустанбвления переходных процессов вся на выходе логического элемент а ИЛИСйстемах авторегулировок, синхронные 26, разрешает регистрирующему приборудетекторы 15 и 19 переходят в режим 5 20 индикациию выходных напряжений дехранения информации, а моностабиль- лительного 18 и множительно-делительный элемент 25 формирует импульс ного 22 устройств, которые к данному(фиг. 3 в), который, воздействуя на моменту времени оказываются точносистему транспортировки 14 и логичес- соответствующими измеряемым коэффицикий элемент ИЛИ 26, перемещает исслеентам. Спустя некоторое предельно кодуемый транзистор 1 в другую камеру с роткое время (индикация измеряемыхтемпературойи продолжает сохранятьй " о жает сохранять температурных коэффициентов предыдупрежний режим работы синхроннйх детек- щего транзистора может производитьсяторов 16 и 20 (управляющиеиййульсйво время измерения параметров послена фиг. 3 г). По мэре прогрева транзис дующего транзистора), снова срабатыватора (фиг. 3 а) изменяется наклон ис- ет генератор-Формирователь 24 и проследуемой характеристики (фиг. 2), цесс в измерительном устройстве перипри этом системы стабилизации прово- однчески повторяется описанным вышедимости С Я ) иглубины модуляции способом, производя измерения темпепроводимости ЬО, стремясь воспрепят О ратурных коэффициентов составляющихствдвать изменению этих параметров, дрейфа параметров все новых и новых"вй йвают йзменения напряжения смеще- транзисторов,ния 1)зц и модулирующего воздействияэПредлагаемое устройство отличаетс яЬ У что приводит к непрерывному на- от известного повьыенной точностьюэдкоплению информации о производной про- и быстродействием. Выигрыш в точнос"водимости и напряжении отсечки раз" 55 ти измерений заключен, прежде всего,дельно в синхронных детекторах 16 и-в методе определения соответствующих20. Изменяющееся напряжение детекто- коэффициентов. Температурный коэффира 16 обрабатывается в соответствии циент составлякицей, обусловленной отс (3)- в канале измерения температурно- носительной:подвижностью носителейго коэффициента 4 , т. е, вычитается 60 заряда в канале, в соответствии с об"в устройстве 17 с хранимым напряжени- щепринятой методикой определяется соем детектора 15, а образующаяся раз- отношениемность подвергается делению в устрой-р ( ъстве 18 на это же напряжение. ОдновреЪнотс. Зименно с этим, выходное детектора 20 65Отсюда выигрыш в точности измере= сия 4 фФ хРТемпературный коэффициент составляющей, обусловленной контактной раз" ностью потенциалов между затвором и каналом, при определении известными методами ц оф офСравнивая данное выражение с (2), получают выигрыш в точности измерения(ЭР )ад (ь ъ до СэиДао ("ь 1 -ь.ар(Таким образом, при исследовании полевых транзисторов с усредненными параметрами: 4 = 0,66/ С,о2,2 мВ/ С и условиях х : 1, Ь 1 - 50 С , Пэрдю = Э В, выигрыш в точности измерений коэффициентов составляет В,э 1,33 и В,1,49. Очевидно, выигрыш будет возрастать по мере увелио чения разности температур Д 1 и.при исследовании полевых транзисторов с меньшим напряжением отсечки.Проведенный анализ погрешностей показывает, что" при указанных выше условиях среднеквадратическая погрешность измерения коэффициентов не превышает д С + 0,7, с/ ( + 1%.Количественную оценку выигрыша в быстродействии измерений произвести невозможно, так как известное устройство не автоматизировано, Однако предлагаемое устройство не уступает по быстродействию лучшим автоматизированным устройствам, предназначенным для измерения температурных коэффициентов различных элементов, так как его время измерения не превышает трех- четырех тепловых постоянных переход- среда полевых транзисторов.Формула изобретенияУстройство для измерения температурных коэффициентов составляющих дрейфа параметров полевых транзисторов, содержащее двухкамерный термостат с системой транспортировки исследуемого прибора из одной камеры в другую, регистрирующий, прибор, преобразователь параметр - напряжение, соединенный с исследуемым прибором, генератор импульсов, два синхронных детектора, два аттенюатора, сравнивающие устройства, пропорциональный модулятор и источник напряжений смещения, при этом генератор импульсов подключен к первому и второму синхронным детекторам и пропорциональному моду" лятору, выход преобразователя параметр - напряжение соединен со входами первого и второго синхронных детекторов выход первого детектора подключен непосредственно к одному .из входов, а выход второго детектора через первый аттенюатор - ко второму входу первого сравнивающего устройства, соединенного с пропорциональным модулятором, второй вход сравнивающего устройства через второй аттенюатор подключен к клемме истока полевого транзистора, клемма затвора которого соединена с выходом пропорционального модулятора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и автоматизацииизмеренийв него введены четыре син-,хронных детектора, два вычитающихустройства, делительное и множительно-делительное устройства, а такжепоследовательно соедйненные генера тор-формирователь запускающих импульсов, моностабильный элемент, логичес 1кий элемент ИЛИ, причем второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу генератора-формирователя, а выход моно стабильного элемента соединен ссистемой транспортировки исследуемого прибора, выход второго сравнивающего устройства соединен с клеммой истока полевого транзистора, а входы - с соответствующими выходамй второго синхронного детектора и блока напряжений смещения, первые входы третьего и четвертого синхронных де текторов подключены к выходу первогосравнивающего устройства, а пятого и шестого - к выходу первого вычитающего устройства, вторые входы третьего и пятого синхронных детекторов подключены к выходу генератора-формирователя импульсов, а четвертого и шестого - к выходу логического элемента ИЛИ, выходы пятого и шестого синхронных детекторов соединены с входами второго вычитающего устрой, ства, выход которого соединен с одним 4 из перемножающих входов множительноделительного устройства, второй перемножающий и делительный входы которого подключены соответственно к выходам третьего и четвертого синхронных детектоРов, выходы котоРых, кроме того, соединены с входами третьего вычитающегоустройства, выход кото" рого соединен с одним из входов делительного устройства, второй вход которого подключен к выходу четвертото синхронного детектора, а выход - к первому входу регистрирующего прибора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам множительно-делительного устройства и логического элемента ИЛИ. Источники информации,принятые во вниманиепри экспертизе 601. Авторское свидетельство СССР Р 277088, кл. 6 01 В 25/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССР Р 543894, кл,. 6 01 В 31/26, 1975 (прототип) .7 37891 г.2 СоставительДорошенко Техред И.Аст мце орректор С. Шекма а Подлис ное 4/5 1130 илиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул . Проектная,Заказ 2563/7ЦНИ Тираж 1019 И Государствен делам изобрете Москва, Ж, Рого комитета ний и открцти аушская наб
СмотретьЗаявка
2523991, 14.09.1977
МИНСКИЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
СВИРИД ВЛАДИМИР ЛУКИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 31/26
Метки: дрейфа, коэффициентов, параметров, полевых, составляющих, температурных, транзисторов
Опубликовано: 30.05.1980
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-737891-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-temperaturnykh-koehfficientov-sostavlyayushhikh-drejjfa-parametrov-polevykh-tranzistorov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения температурных коэффициентов составляющих дрейфа параметров полевых транзисторов</a>
Предыдущий патент: Способ измерения характеристик мдп-структур и устройство для его реализации
Следующий патент: Способ контроля правильности раскладки проводников печатных плат
Случайный патент: Головоломка