DD203780A1 - Schaltungsanordnung zur ermittlung des differentiellen widerstandes von halbleiterdioden - Google Patents

Abstract

Um den differentiellen Widerstand von Halbleiterdioden, insbesondere Z-Dioden, schnell mit einem Maximalfehler von 5% bei einem Meszbereichsumfang von 1:50 ermitteln zu koennen, soll d. beim Durchflieszen eines Gleichstromes zur Einstellung des Arbeitspunktes und eines ueberlagerten Wechselstromes durch die zu ueberpruefende Halbleiterdiode entstehende Wechselspannung derart erfaszt und aufbereitet werden, dasz sowohl schaltungsbedingte Einfluesse auf dieselbe als auch zeitaufwendige Arbeitsgaenge weitestgehend ausgeschlossen werden. Dazu wird mit der entstehenden, kapazitiv ausgekoppelten Wechselspannung ein selektiver Verstaerker mit einer dem ueberlagerten Wechselstrom entsprechenden Resonanzfrequenz beaufschlagt. Der Verstaerkerausgang ist ueber einen Kondensator an zwei mit dem ueberlagerten Strom synchron gesteuerte Schalter gelegt, die bei Vorliegen des Minimums d. Verstaerkerausgangsspannung die ihnen zugeordnete Seite des vorgeordneten Kondensators auf Massepotential legen und mit der maximalen Verstaerkerausgangsspannung einen nachgeordneten, einseitig auf Massepotential liegenden Kondensator beaufschlagen, dem ein geeignetes Meszinstrument parallelgeschaltet ist.

Description

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Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Ermittlung des differentiellen Widerstandes von Halbleiterdioden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Bei der Erstellung von Halbleiterdioden ist eine Ermittlung des differentiellen Widerstandes im Scheibenverband oder am fertigen Bauelement erforderlich«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist üblich, ein Halbleiterbauelement mit einem Gleichstrom zur Festlegung des Arbeitspunktes und einem überlagerten Wechselstrom zu beauflagen· Die dadurch am differentiellen Widerstand der Halbleiterkennlinie auftretende Wechselspannung ist der Größe des Wechselstromes und der Größe des differentiellen Widerstandes proportional· Die entstehende Wechselspannung wird kapazativ ausgekoppelt, verstärkt, gleichgerichtet und gemessen·

Ein derartiges Ermitteln des differentiellen Widerstandes von Halbleiterdioden ist mit z.T· erheblichen Nachteilen behaftet· So tritt bei Z-Dioden nach dem Anschalten des Stromes durch

den Spannungssprung zur U_z-Spannung trotz Begrenzung der Eingangsspannung eine Obersteuerung des Verstärkers und damit eine hohe Ausgangsgleichspannung auf, die in Abhängigkeit von der Zeitkonstante des Gleichrichterkreises den eigentlichen Meßwert überlagert. Die Zeitkonstante des Gleichrichterkreises wird groß gegenüber der Periodendauer gev/ählt, um eine möglichst geringe Welligkeit der Gleichspannung zu erhalten, da

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die Welligkeit die Meßgenauigkeit herabsetzt· Mit der Größe der Zeitkonstanten steigt wiederum die Meßzeit· Außerdem tritt bei einem Meßbereichsumfang von 1:50 infolge der nichtlinearen Gleichrichterkennlinie bei kleinen Meßwerten ein Meßfehler auf· Dieser Nachteil läßt sich mit Operationsverstärkern umfassenden Gleichrichterschaltungen beseitigen, die jedoch einen Abgleich vor der Messung erfordern, um eine Offsetdrift aufgrund der Gleichstromkopplung zu kompensieren, die andernfalls bei geringen Eingangsspannungen zusätzliche Meßfehler verursacht·

Ziel der Erfindung

Schnelles/ keinen vorherigen Abgleich erforderndes, mit einem maximalen Fehler von 5 % bei einem Meßbereichsurafang von 1:50 behaftetes Ermitteln des differentiellen Widerstandes von Halbleiterdioden·

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird· Um den differentiellen Widerstand von Halbleiterdioden schnell, ohne vorherigen Abgleich, mit einem Maximalfehler von 5 % bei einem Meßbereichsumfang von 1:50 ermitteln zu können, ist die beim Durchfließen eines Gleichstromes zur Einstellung des Arbeitspunktes und eines überlagerten Wechselstromes durch die zu überprüfende Halbleiterdiode entstehende Wechselspannung derart zu erfassen und aufzubereiten, daß sowohl schaltungsbedingte Einflüsse auf dieselbe als auch zeitaufwendige Arbeitsgänge weitestgehend ausgeschlossen werden·

- Merkmale der Erfindung

Der an sich bekannten Schaltung zur Beauflagung der zu überprüfenden Halbleiterdiode mit einem Gleich- und einem überlagerten Wechselstrom und der an sich bekannten Schaltung zur kapazitiven Auskopplung der entstehenden Wechselspannung sind ein selektiver Verstärker mit einer dem überlagerten Wechselstrom entsprechenden Resonanzfrequenz, ein Kondensator

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und zwei mit dem Wechselstrom synchron gesteuerte Schalter nachgeordnet, von denen der eine Schalter beim Vorliegen des Minimums· der Verstärkerausgangsspannung die ihm zugeordnete Seite des vorgeordneten Kondensators kurzzeitig auf Massepotential legt, während der andere Schalter beim Vorliegen des Maximums der Verstärkerausgangsspannung dieselbe einem nachgeordneten, einseitig am Massepotential liegenden Kondensator zufuhrt, dem ein geeignetes Meßinstrument parallelgeschaltet ist»

Ausführungsbeispiel

In der zur Erläuterung herangezogenen Zeichnung zeigen: Fig· 1: eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen

Schaltung, Fig· 2: die Steuerung der nachgeordneten Schalter bezüglich der Verstärkerausgangsspannung· Die zu überprüfende Halbleiterdiode, z.B. eine Z-Diode 2, wird von einem Gleichstrom aus der Stromquelle 1 durchflossen· Dieser zur Festlegung des Arbeitspunktes der Z-Diode 2 benötigte Gleichstrom wird von einem Wechselstrom aus dem Generator 12 überlagert· Die Impulsfortnerstufe 13 erzeugt, vom Generator 12 angesteuert, die Impulse 17 ;13 zur Steuerung der als Schalter fungierenden Transistoren 9;10· Die an der Z-Diode 2 auftretende Wechselspannung wird über den Kondensator 3, die zwei Dioden umfassende Begrenzsrstufe 4 und den Widerstand 5 dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 14 zugeführt, dessen nicht invertierender Eingang auf Massepotential gelegt ist· Zwischen invertierendem Eingang des Operationsverstärkers 14 und seinem Ausgang ist ein Kondensator 7 und parallel zu diesem Kondensator 7 ein '//iderstand 6 geschaltet· Mittels der Dimensionierung der Widerstände 5 ;6 wird die Verstärkung und mittels der Dimensionierung der Kondensatoren 3 ;7 wird der Frequenzgang bestimmt. Die Ausgangsspannung U. des Operationsverstärkers 14 wird über den Kondensator 8 an die als Schalter arbeitenden Transistoren 9 ;10 gelegt· Im Minimum der Ausgangsspannung IL des Operationsverstärkers 14 wird mittels der in der Impulsforraerstufe 13 erzeugten Impulses 17 der Transistor S auf Durchlaß geschaltet und die rechte Seite des Kondensators θ auf Massepo-

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tential gelegt· Im Maximum der Ausgangsspannung U. wird über den Übertrager 15 mittels des Impulses 18 der Transistor 10 auf Durchlaß geschaltet und der Kondensator 11 auf den doppelten Spitzenwert der Ausgangsspannung U. aufgeladen· Der doppelte Spitzenwert der Ausgangsspannung и_д ist dem differentiellen Widerstand der Z-Diode 2 proportional· Der differentielle Widerstand der Z-Diode 2 kann an einem entsprechend geeichten Spannungsmesser 16 direkt abgelesen werden·

Claims (1)

1. -⁵- 231842 4

   Erfindungsanspruch

   Schaltungsanordnung zur Ermittlung des differentiellen Widerstandes von Halbleiterdioden, insbesondere Z-Dioden, umfassend eine Schaltung zur Beauflagung der zu überprüfenden HaIbleiterdiode mit einem Gleich- und einem überlagerten Wechselstrom und eine Schaltung zur kapazitiven Auskopplung der dabei auftretenden, dem differentiellen Widerstand proportionalen Wechselspannung, gekennzeichnet dadurch, daß mit der ausgekoppelten Wechselspannung ein selektiver Verstärker mit einer dem überlagerten Wechselstrom entsprechenden Resonanzfrequenz beaufschlagt ist, dessen Ausgang über einen Kondensator (ß) an zwei mit dem überlagerten Strom synchron gesteuerte Schalter gelegt ist, von denen der eine beim Vorliegen des Minimums der Verstärkerausgangsspannung (U.) die mit ihm verbundene Seite des vorgeschalteten Kondensators (8) kurzzeitig auf Massepotential legt, während der andere Schalter beim Vorliegen des Maximums der Verstärkerausgangsspannung (U.) dieselbe einem nachgeordneten, einseitig auf Massepotential liegenden Kondensator (11) zuführt, dem ein geeignetes Meßinstrument

   (16) parallelgeschaltet ist«

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