Przedmiotem wynalazku jest uklad z automaty¬ cznym wzorcowaniem do pomiaru charakterystyk pojemnosciowo-napieciowych struktur pólprzewod¬ nikowych. Wynalazek ma zastosowanie w urza¬ dzeniach pomiarowych do pomiaru pojemnosci, zwlaszcza nieliniowej, zwlaszcza do pracy w wa¬ runkach przemyslowych.Stan techniki. Znany i stosowany jest uklad „C-V Plotting system" firmy Princeton Applied Research. Uklad zawiera generator sinusoidalny 1 MHz o niskiej impedancji wyjsciowej, generator funkcyjny jako zródlo polaryzacji, wzmacniacz selektywny 1 MHz, przesuwnik fazy, detektor fa- zoczuly oraz wzmacniacz pradu stalego z wyjsciem na rejestrator X—Y. Na jeden z kontaktów pomia¬ rowych badanej struktury podawany jest sygnal 1 MHz o malej zawartosci harmonicznych i malej amplitudzie oraz napiecie polaryzacji z generatora funkcyjnego. Drugi kontakt badanej struktury jest polaczony z selektywnym w?;macniaczem pomiaro¬ wym.Detekcja sygnalu wielkiej czestotliwosci propor¬ cjonalnego do wartosci pojemnosci badanej stru¬ ktury odbywa sie w detektorze fazoczulym. Na re¬ jestrator X—Y jest podane ze wzmacniacza pradu stalego napiecie stale proporcjonalne do pojemno¬ sci badanej struktury (os Y) oraz z generatora funkcyjnego napiecia polaryzacji (os X). Wzorco¬ wanie toru pomiarowego odbywa sie recznie za 15 20 25 30 pomoca wzorca pojemnosci umieszczonego na zew¬ natrz i polaczonego z torem pomiarowym.Podobny, co do konstrukcji uklad, w którym wzorcowanie toru pomiarowego przeprowadza sie poprzez potencjometryczna zmiane parametrów wzmacniacza pomiarowego po wlaczeniu kondensa¬ tora wzorcowego i w którym amplituda generatora pomiarowego jest ustawiona potcncjometrycznie jest opisany w artykule J. T. Lue w-.JEEE Jour¬ nal of Solid — State Circuits vol. SC 13 nr 4 1978 rok.W znanych ukladach zachodzi koniecznosc okre¬ sowego wzorcowania calego toru pomiarowego.Czestosc wzorcowania zalezy od zalozonej klasy dokladnosci urzadzenia oraz od wymagan na sta¬ bilnosc paramterów w funkcji zmian termicznych i czasowych. Dla uzyskania wysokiej stabilnosci parametrów toru pomiarowego, szczególnie w wa¬ runkach przemyslowych czyli przy pracy ciaglej w niestabilnych warunkach termicznych, wymaga- , ne jest badz czeste wzorcowanie urzadzenia przez obsluge badz kosztowna rozbudowa systemu z uzy¬ ciem precyzyjnych podzespolów biernych i czyn¬ nych.Istota wynalazku. Istota ukladu wedlug wynala¬ zku, zawierajacego programowany generator wiel¬ kiej czestotliwosci, zasilacz funkcyjny, wzmacniacz pomiarowy oraz komparator sledzacy ze zródlem od¬ niesienia, polega na tym, ze pierwszy kontakt pomia¬ rowy badanej struktury dolaczony jest równocze- 129 535129 535 snie do wejscia^wzmacniacza pomiarowego i jednej okladki kondensatora wzorcowego. Druga okladka kondensatora wzorcowego jest polaczona poprzez pierwszy klucz z wezlem sumacyjnym, do którego przez drugi klucz dolaczony jest drugi kontakt ba¬ danej 'struktury. Obydwa klucze sterowane sa z kontrolera, którego cyfrowe wyjscie danych jest polaczone z wejsciem przetwornika cyfrowo-ana- logowego. Wyjscie przetwornika cyfrowo-analogo- wego jest poprzez wzmacniacz sumujacy polaczone z wejsciem programujacym generatora wielkiej czestotliwosci. Do wejscia zegarowego kontrolera jest poprzez element pamietajacy dolaczony zegar ukladu, do wejscia blokujacego tego kontrolera dolaczone jest wyjscie komparatora sledzacego.Pierwsze wejscie komparatora sledzacego dolaczo¬ ne jest do wyjscia wzmacniacza pomiarowego, a drugie wejscie tego komparatora jest dolaczone do zródla napiecia odniesienia.Korzystne jest gdy do pierwszego wejscia ^wzma¬ cniacza sumujacego jest dolaczone wyjscie przet¬ wornika cyfrowo-analogowego, a do drugiego wej¬ scia tego wzmacniacza jest dolaczone zródlo na¬ piecia stalego. Korzystne jest równiez dolaczenie wyjscia informujacego o stanie pracy zasilacza funkcyjnego do wejscia uaktywniajacego element pamietajacy.Uklad wedlug wynalazku dokonuje automatycz¬ nego wzorcowania calego toru pomiarowego z do¬ wolnie wybrana czestoscia. W celu skorygo¬ wania wszelkich bledów w torze pomiarowym spo¬ wodowanych zmiennymi warunkami termicznymi, dlugotrwala praca badz dryftami wzmacniaczy operacyjnych w czasie wzorcowania, zmieniana jest w niewielkich granicach amplituda generatora wielkiej czestotliwosci.Przyklad wykonania. Przyklad wykonania ukla¬ du wedlug wynalazku przedstawiony jest na ry¬ sunku w postaci schematu blokowego. Pierwszy kontakt pomiarowy badanej struktury 5 dolaczony jest równoczesnie do wejscia wzmacniacza pomia¬ rowego 7 i jednej okladki kondensatora wzorcowe¬ go 6. Druga okladka kondensatora wzorcowego jest polaczona poprzez pierwszy klucz 4 z wezlem sumujacym 2, do którego pfzez drugi klucz 3 do¬ laczony jest drugi kontakt pomiarowy badanej struktury 5.Obydwa klucze 3 i 4 sterowane sa z kontro¬ lera 10, którego cyfrowe wyjscie danych jest po¬ laczone z wejsciem przetwornika cyfrowo-analo¬ gowego 14. Wyjscie przetwornika cyfrowo-analo- gowego 14 jest dolaczone poprzez wzmacniacz su¬ mujacy 15 do wejscia programujacego generato¬ ra 1. Do wejscia zegarowego kontrolera 10 jest po¬ przez element pamietajacy 11 dolaczony zegar u- kladu 12, a do wejscia blokujacego kontrolera 10 dolaczone jest wyjscie komparatora sledzacego 8.Pierwsze wejscie tego komparatora 8 jest dola¬ czone do wyjscia wzmacniacza pomiarowego 7, zas drugie wejscie komparatora sledzacego 8 jest do¬ laczone do zródla napiecia odniesienia 9. Do pier¬ wszego wejscia wzmacniacza sumujacego 15 jest dolaczone wyjscie przetwornika cyfrowo-analogo- wego 14, a do drugiego wejscie tego wzmacniacza 10 15 20 25 30 40 45 50 55 jest dolaczone zródlo napiecia stalego 16. Do wej¬ scia uaktywniajacego element pamietajacy 11 jest dolaczone wyjscie informujace o stanie pracy za¬ silacza funkcyjnego. Dzialanie ukladu.Zegar ukladu 12 z dowolnie wybrana czestoscia uruchamia poprzez element pamietajacy 11 kon¬ troler 10, który otwiera drugi klucz 3 a zamyka pierwszy klucz 4. Na wyjsciu kontrolera 10 poja¬ wia sie sekwencja cyfrowa, która poprzez przet¬ wornik cyfrowo-analogowy 14 oraz wzmacniacz sumujacy 15 zmienia w niewielkich granicach amplitude wyjsciowa generatora 1. W mo¬ mencie gdy napijcie na wyjsciu wzmacnia¬ cza pomiarowego 7 zrówna sie z napieciem zródla odniesienia 9 komparator^sledzacy 8 podaje sygnal „stop" do kontrolera 10, który pamieta ostatnia sekwencje cyfrowa na wejsciu do nastepnego cy¬ klu wzorcowania oraz otwiera drugi klucz 3.W czasie rejestracji charakterystyk pojemnoscio- wo-napieciowych uklad wzorcowania jest zabloko¬ wany. Informacje o wzorcowaniu przechowuje" uklad pamietajacy 11. Wzorcowanie nastepuje za¬ raz po skonczonej rejestracji przebiegu pojemno- sciowo-napieciowego.Zastrzezenia patentowe 1. Uklad z automatycznym wzorcowaniem do po¬ miaru charakterystyk pojemnosciowo-napieciowych struktur pólprzewodnikowych, zawierajacy progra¬ mowany generator wielkiej czestotliwosci, zasilacz funkcyjny, wzmacniacz pomiarowy oraz kompara¬ tor sledzacy ze zródlem odniesienia, znamienny tym, ze pierwszy kontakt pomiarowy badanej stru¬ ktury (5) dolaczony jest równoczesnie do wejscia wzmacniacza pomiarowego (7) i jednej okladki kondensatora wzorcowego' <6), a druga okladka tego kondensatora jest polaczona poprzez klucz (4) z wezlem sumacyjnym (2), do którego poprzez klucz (3) dolaczony jest drugi kontakt badanej struktu¬ ry (5), zas obydwa klucze (3 i 4) sterowane sa z kontrolera (10), którego wyjscie cyfrowe danych jest polaczone z wejsciem przetwornika cyfrowo- analogowego (14), którego wyjscie jest dolaczone poprzez wzmacniacz sumujacy (15) do wejscia pro¬ gramujacego generatora (1), przy czym do wejscia ze¬ garowego kontrolera (10) jest poprzez element pamie¬ tajacy (11) dolaczony zegar ukladu (12), zas do wejscia blokujacego kontrolera (10) dolaczone jest wyj¬ scie komparatora sledzacego (8), którego pierwsze wejscie jest dolaczone do wyjscia wzmacniacza pomiarowego <7), a drugie wejscie tego kompara¬ tora jest dolaczone do zródla napiecia odniesie¬ nia (9). 2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do pierwszego wejscia wzmacniacza sumujace¬ go (15) jest dolaczone wyjscie przetwornika cyfro¬ wo analogowego (14), a do drugiego wejscia tego wzmacniacza jest dolaczone zródlo napiecia sta¬ lego (16). 3. Uklad wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze do wejscia uaktywniajacego element pamietajacy (11) jest dolaczone wyjscie informujace o stanie pracy zasilacza funkcyjnego (13).129 535 stoc.L . A ¥ PL