SU646277A1

SU646277A1 - Arrangement for measuring characteristics of switching-over elements

Info

Publication number: SU646277A1
Application number: SU772440057A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Приходько; Юозапас Станиславо Либерис; Альгирдас-Ионас Прано Гальдикас; Витаутас Альфонсо Барейкис; Антанас Антано Чеснис
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Полупроводников Ан Литовской Сср
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1979-02-05

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА(54) DEVICE FOR MEASURING THE CHARACTERISTICS OF THE SWITCHING ELEMENT

мента, содержащее генератор пр мо угольных импульсов, блоки модул ции амплитуды импульсов, суммировани , задержки и модул ции ркости луча осциллографа , осциллограф с дифференциальным усилителем, включенным на вход горизонтального отклонени луча, ограничитель тока и резистор, включенный последовательно с испытуемьхм переходом |43.The unit contains a direct generator of coal pulses, pulse amplitude modulation, summation, delay and brightness modulation modules of the oscilloscope, an oscilloscope with a differential amplifier connected to the horizontal deflection of the beam, a current limiter and a resistor connected in series with the test transition | 43.

Известное устройство обеспечивает хорошее качество наблюдаемых характеристик и получение возможности наблюдать характеристики релаксирующйх р - Vi -переходов. Однако оно обеспечивает , измерени только электрических характеристик переключающих приборов и не пригодно дл измерени временных зависимостей температуры провод щего капала при одновременном наблюдении импульсной вольтамперной характеристикиThe known device provides good quality of the observed characteristics and the ability to observe the characteristics of the relaxing p - Vi - transitions. However, it provides measurements of only the electrical characteristics of switching devices and is not suitable for measuring the temporal dependences of the temperature of a conductive drip while simultaneously observing the impulse current-voltage characteristic.

Дл точного измерени температуры, как правило, необходимо ; обеспечить равенство температуры во всем объеме камеры устройства, что требует достаточно длительной вьщержки.. А это непригодно дл измерени характеристик переключающих приборов, состо ние -и, соответственно, характеристики которых при длительном воздействии электрическим напр жеш-ieM мей ютс со БргеиенемFor accurate temperature measurement, it is usually necessary; to ensure equal temperature in the entire volume of the device chamber, which requires a sufficiently long duration .. And this is unsuitable for measuring the characteristics of switching devices, state - and, accordingly, the characteristics of which, under prolonged exposure to an electrical voltage, i.e.

Цель предлагаемого изобретени -. . расширение функциональньтх возможностей устройства, .: .The purpose of the invention is. . expanding the functionality of the device,.:.

Она достигаетс тем, чтЬ в устройство введены второй осциллограф, два генератора импульсов напр жени , имПульсн1 1й радиометр с ййдикатором, два диода, волновод, закороченный на конце в котором помещен испытуемый элемент и генератор управл ющих импульсов на .пр лсени , первый выход которого соединен со входом генератора пр моугольных импульсов, а второй - непосредственно со входом первого генератора импульсов напр жени и входом синхронизации втррого осщллографа, а -через блок задер ски он соединен со входом второго генератора, одновременно, к тем же выходам через диоды подключен блок модул ции ркости луча первого осциллографа , ко второму входу блока суммироввки подключен выход первого генератора , а выход блока суммировани через ограни штель тока соединен с резис .тороК,1 ВХОД вертикального отклонега1Я первЪго осциллографа соединен .с аналогичШз1М входом второго осциллографаIt is achieved by introducing a second oscilloscope, two voltage pulse generators, an IMPULS1 1st radiometer with an indicator, two diodes, a waveguide shorted to the end in which the test element and a generator of control pulses are placed on the switch, the first output of which is connected the second is directly connected to the input of the first voltage pulse generator and the synchronization input of the second oscillograph, and through the block delay it is connected to the input of the second generator, single Successfully, the beam oscillator modulation unit of the first oscilloscope is connected to the same outputs, the output of the first generator is connected to the second input of the summation unit, and the output of the summation unit through the limiting current plug is connected to the resistor K, 1 INPUT of the vertical deviation of the first oscilloscope is connected similar to the Š1M input of the second oscilloscope

4four

а второй вход Второго осциллографа подсоединен ко входу импульсного радиометра с индикатором, второй вход которого соединен с выходом волновода. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.and the second input of the second oscilloscope is connected to the input of a pulse radiometer with an indicator, the second input of which is connected to the output of the waveguide. The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Оно состоит из генератора 1 управл ющих импульсов напр жени , генераторов 2 и 3 пр моугольных импульсов напр жени , блока 4 Модул ции амплитуды импульсов, блока 5 суммировани , ограничител 6 тока, посто нного резистора 7, испытуемого р- П перехода 8, дифференциального усилител 9, первого осциллографа 1О, диодов ill и 12, блока 13 модул ции ркости луча, импульсного радиометра 14, индикатора 15, блока 16 задержки, генератора 17 импульсов напр жени , второго осциллографа ISj волновода. 19.It consists of voltage controlled pulse generator 1, generator 2 and 3 rectangular voltage pulses, pulse amplitude modulation unit 4, summation unit 5, current limiter 6, fixed resistor 7, test p-n junction 8, differential amplifier 9, the first oscilloscope 1O, the diodes ill and 12, the beam brightness modulating unit 13, the pulse radiometer 14, the indicator 15, the delay unit 16, the voltage pulse generator 17, the second oscilloscope ISj of the waveguide. nineteen.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Управл ющие сигналы, вырабатываемые генератором 1, попеременно запускают генераторы 2 и 3 , пр моугольных импульсов напр жени . При помощи блока 4 формируетс последовательность пр моугольныхимпульсов монотонно от импульса к импульсу измен ющейс амплитудой. Эта последовательность импульсов используетс дл измерени импульсной, вольтамперной характеристики . При пбмощи блока 5 она складьтваетс с последовательностью импульсов , поступающих от генератора 3. Суммарное напр жение через ограничитель 6, который предназначен дл ограничени . тока при переключении исследуемого элемента в низкоомное состо ние и тем самым предотвращени .его Выхода из стро , поступает на вход измерительной цепи, который состоит из сопротивлени 7/и испытуемого р-П перехода 8, помещенного в волновод 19.The proposed device works as follows. The control signals produced by generator 1 alternately start generators 2 and 3, rectangular voltage pulses. With the help of block 4, a sequence of square pulses is generated monotonically from pulse to pulse with varying amplitude. This pulse train is used to measure a pulse, voltage-current characteristic. When the power unit 5 is supplied, it is added to a sequence of pulses from the generator 3. The total voltage across the limiter 6, which is intended to be limiting. current when switching the investigated element to the low-impedance state and thereby preventing its Failure, it enters the measuring circuit input, which consists of resistance 7 / and test p-P junction 8, placed in waveguide 19.

Одновременно с запуском генераторов 2 и 3 через диоды 11 и 12 запускаетс блок 13 Модул ции ркости луча осциллографа , который вырабатывает импульсы напр жени , сдвинутые по отнощению начала формировани импульсов на выходах указанных генераторов. Величина этого сдвига выбираетс несколько большей; продолжительности переходных процессов в измерительной цепи. При этом сумма сдвига и длительности ;импульса, вырабатываемого блоком 13 не превышает длительности любого из импульсов, поступающих на вход измерительной цепи. При поступлении импульса от блока 13 на вход Z осциллографа 10 на экране последнего .по вл етс свет ща с точка. Ее координаты пропорциональны напр жению на исследуемом элементе и току через него.Simultaneously with the launch of the oscillators 2 and 3, diodes 11 and 12 start up the block 13 of the brightness modulation of the oscilloscope beam, which produces voltage pulses that are shifted relative to the beginning of the formation of pulses at the outputs of these generators. The magnitude of this shift is chosen somewhat larger; duration of transients in the measuring circuit. In this case, the sum of the shift and duration; the pulse produced by block 13 does not exceed the duration of any of the pulses fed to the input of the measuring circuit. When a pulse arrives from block 13 at the input Z of the oscilloscope 10 on the screen of the latter, a luminous dot appears. Its coordinates are proportional to the voltage on the element under study and the current through it.

Радиометр 14 измер ет шумовую температуру , котора отсчитываетс по показани м индикатора 15, только в короткий интервал времени, когда на его вход управлени поступает импульс от генератора 17. Запуск последнего происходит сигналом от блока 16 регулируемой задержки , запускаемого в свою очередь синхронно с генератором 3. Длительность импульса на выходе генератора 17 намного меньше, а его максимальна задержка не превышает длительности импульса, вырабатываемого генераторомThe radiometer 14 measures the noise temperature, which is measured by the indicator 15, only during a short period of time when a pulse from the generator 17 comes to its control input. The latter starts with a signal from the adjustable delay unit 16, which in turn runs synchronously with the generator 3 The pulse duration at the output of the generator 17 is much less, and its maximum delay does not exceed the duration of the pulse generated by the generator.

3.3

Таким образом температура исследуемого элемента измер етс только в том случае, когда на него поступает . смещающий импульс от генератора 3. Форма этого импульса наблюдаетс на экране осциллографа 18, запускаемого синхронно с его подачей на исследуемый элемент. Момент измерени температуры устанавливаетс соответствующей регулировкой блока 16 и контролирует- - с на экране осциллографа 18 по сдвигу начала формировани сигналов, поступающих от измерительной цепи и генератора 17.Thus, the temperature of the test element is measured only when it enters. a bias pulse from the oscillator 3. The shape of this pulse is observed on the screen of the oscilloscope 18, launched synchronously with its feed to the element under study. The moment of temperature measurement is set by appropriate adjustment of the block 16 and controls - on the screen of the oscilloscope 18 by shifting the beginning of the formation of signals from the measuring circuit and the generator 17.

Задержка между сигналами на выходах генератора 1 и частота их следовани подобрана таким образом, что запуск каждого из генераторов 2 и 3 происходит не раньше, чем напр жение на . выходе другого уменьшаетс до нул .The delay between the signals at the outputs of the generator 1 and their frequency is chosen in such a way that the start of each of the generators 2 and 3 occurs no earlier than the voltage on. the output of the other is reduced to zero.

Следовательно, импульсы напр жени , используемые дл смещени при измерени х температуры, по вл ютс на входе измерительной цепи в промежутках между импульсами, предназначенными дл измерени вольт-амперной характеристики . Таким образом, на экране осциллографа 1О в виде последовательности ркостных меток наблюдаетс импульс- . на вольт-амперна характеристика исследуемого переключател , на фоне которой более высокой ркостью выдел етс точка, соответствующа напр жению и току смещени при температурных измерени х.Consequently, voltage pulses used to displace temperature measurements appear at the input of the measuring circuit between the pulses designed to measure the current-voltage characteristic. Thus, a pulse is observed on the oscilloscope screen 1O as a sequence of velocity labels. on the volt-ampere characteristic of the switch under study, against the background of which a higher luminance points out a point corresponding to the voltage and the bias current during temperature measurements.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность провести принципиально новые исследовани , т.е. исследовани изменени со временем температуры провод щего канала при моностабильном переключении полупроводниковых переключающих элементов. Такие исследовашг могут дать непосредственную информацию о физической природе влени переключени и о температурном режиме работы элемента, что особенно важно при усо вершенствовании известных и разработке новых полупроводниковых переключателей. Одновременное наблюдение вольтамперной характеристики при указанных температурных измерени х дает возможность контролировать деградацию исследуемых элементов , в частности, изменени их электрических параметров, происход щих при воздействии смещающего напр жени , что обеспечивает высокую надежность полученных результатов,The proposed device provides the opportunity to conduct fundamentally new research, i.e. studies of the change in temperature with time of the conductive channel with monostable switching of semiconductor switching elements. Such studies can provide direct information on the physical nature of the switching phenomenon and on the temperature mode of operation of the element, which is especially important when improving the well-known and developing new semiconductor switches. Simultaneous observation of the current-voltage characteristics at the indicated temperature measurements makes it possible to control the degradation of the elements under study, in particular, changes in their electrical parameters occurring under the effect of a bias voltage, which ensures high reliability of the results obtained

Claims

Formula invented

A device for measuring the characteristics of a switching element, comprising 5 a generator of square-wave pulses, modulators of amplitude of pulses, summation, delay and modulation of the brightness of an oscilloscope beam, an oscilloscope with a differential amplifier,

0 connected to the input of a horizontal slope of the beam, a current limiter and a resistor connected in series with the test RL transition, characterized in that, in order to expand the functionality of the device, a second oscilloscope, two voltage pulse generators, and a pulse radiometer are introduced into it with an indicator, two diodes, a waveguide shorted to the end in which the test element is placed, and a control generator. voltage pulses, the first output of which is connected to the input of a generator of rectangular pulses, and the second directly to the input of the first generator of voltage impulses and synchronization of the second oscilloscope, and through the delay unit it is connected to the input of the second generator, simultaneously

0 to the same outputs through the diodes the luminance modulation unit of the Beam of the first oscilloscope, to the second input of the summation unit the output of the first generator, and the output of the summation unit

5 through a current limiter is connected to a resistor, the vertical deflection input of the first oscilloscope is connected to a similar input, a second oscilloscope, and

the second input of the second oscilloscope is connected to the output of the second pulse generator and to the input of a pulse radiometer with an indicator, the second input of which is connected to the output of a waveguide

Sources of information taken into account in the examination

1, -US patent number 3264563, cl. 324-158, 1963,

2. Van der Zil A. Fluctuations in radio engineering and physics, M., Gosenergoizdat, 1958.

3. Fedotov Ya. A., Aronov VL Testing and investigation of semiconductor devices, M., Higher School 1975, p. 232.

4.Avtor's certificate of the USSR No. 280679, cl. Q 01 T 36/26, 1968.