Przedmiotem wynalazku jest automatyczny miernik do nieniszczacego pomiaru napiecia przebicia bramki tranzystorów polowych typu MOS. Miernik przeznaczony jest glównie do pomiaru tranzystorów MOSFET, ale moze byc wykorzystany równiez do nieniszczacego pomiaru napiecia przebicia bardzo cienkich warstw izolacyj¬ nych.W dotychczasowych stosowanych ukladach do nieniszczacego pomiaru napiecia przebicia bramki tranzy¬ storów MOSFET ma zastosowanie metoda impulsowa lub metoda pradowego zródla analizujacego.Przy pomiarze napiecia przebicia bramki metoda impulsowa do bramki mierzonego tranzystora podlacza sie generator okresowych impulsów prostokatnych o zwiekszajacej sie amplitudzie. Generator wytwarzajacy te impulsy przestaje pracowac przy okreslonym pradzie szczytowym plynacym przez mierzony tranzystor. Ampli¬ tuda wyjsciowych impulsów generatora okresla mierzone napiecie przebicia bramki tranzystora MOSFET w mo¬ mencie tuz przed zaprogramowanym zerowaniem drgan generatora. Tak uzyskany wynik pomiaru jest malo dokladny i ograniczony warunkami pomiaru. Uzyskane wyniki pomiarów okreslaja przebicie napieciowe, które uzaleznione jest od parametrów impulsów pomiarowych i zawyzone w stosunku do przebicia termicznego. Ozna¬ cza to, ze przylozenie napiecia stalego równego amplitudzie impulsu pomiarowego do bramki mierzonego tranzystora, moze spowodowac termiczne przebicie warstwy izolacyjnej. W praktyce inzynierskiej wymagana jest znajorposc napiecia definiowanego jako najmniejsze napiecie potrzebne do \vywolania przebicia warstwy izola¬ cyjnej. Zatem przebicie napieciowe nie spelnia definicji napiecia przebicia, gdyz jest ono wieksze od przebicia termicznego. Okreslenie napiecia przebicia wymaga zatem znajomosci korelacji miedzy wielkosciami przebicia napieciowego i termicznego.Do pomiaru napiecia przebicia bramki metoda pradowego zródla analizujacego wykorzystywany jest gene¬ rator pradowy, który wymusza spadek napiecia na mierzonym elemencie proporcjonalny do jego rezystancji.Wielkosc pradu generatora pradowego zmienia sie od wartosci minimalnej do maksymalnej, zaprogramowanej2 99441 jako maksymalny dopuszczalny prad uplywu bramki. Przy tym pradzie mierzony jest spadek napiecia na tranzy¬ storze, który okreslony jest jako napiecie przebicia bramki. Pomiar tego napiecia wykonywany jest miernikiem napiecia o bardzo duzej opornosci wejsciowej. Zestaw wykorzystujacy metode pradowego zródla analizujacego wymaga kosztownej aparatury — w tym komory jonizacyjnej ze zródlem energii promieniotwórczej jako prado¬ wego zródla analizujacego. Z technicznego punktu widzenia podstawowa wada jest bardzo dlugi czas pomiaru wynikajacego ze stalych czasowych ukladu pomiarowego.Celem wynalazku jest opracowanie miernika do automatycznego, szybkiego i nieniszczacego pomiaru na¬ piecia przebicia bramki tranzystorów MOSFET jak równiez cienkich warstw izolacyjnych. Cel ten zostal osia¬ gniety przez zastosowanie synchronicznego, szybkodzialajacego ukladu automatyki, wspólpracujacego z genera¬ torem napiecia liniowego oraz z szybkim elektrometrem. Wyjscie generatora napiecia liniowego polaczone jest z wejsciem glowicy pomiarowej poprzez rezystor zabezpieczajacy, a wyjscie glowicy pomiarowej polaczone jest z wejsciem szybkodzialajacego elektrometru. Elektrometr polaczony jest z ukladem automatyki, który synchro¬ nicznie steruje generator napiecia liniowego oraz element regulacyjny podlaczony do wejscia glowicy pomiaro¬ wej.Woltomierz sluzacy do pomiaru napiecia przebicia dolaczony jest do wyjscia generatora napiecia liniowe¬ go. Uklad automatyki posiada uklad progowy polaczony z przerzutnikiem, którego jedno wyjscie polaczone jest z elementem regulacyjnym, a drugie wyjscie z ukladem bramkujacym. Do ukladu bramkujacego dolaczone jest równiez wyjscie drugiego przerzutnika, wyzwalanego przyciskiem stopu. Kazdy z przerzutników wyzwalany jest wspólzaleznymi przyciskami startu i kasowania, a wyjscie ukladu bramkujacego polaczone jest z generatorem napiecia liniowego. Do bramki mierzonego tranzystora zostaje przylozone napiecie liniowo narastajace w czasie.Pozostale elektrody tranzystora sa ze soba zwarte i dolaczone do wejscia szybkodzialajacego# elektrometru, z wyjscia którego napiecie proporcjonalne do przeplywajacego przez element mierzony pradu podane zostaje na szybkodzialajacy uklad automatyki. Po przekroczeniu zaprogramowanej wielkosci pradu progowego synchro¬ niczny uklad automatyki jednoczesnie zatrzymuje przyrost napiecia liniowego oraz odlacza napiecie pomiarowe od bramki tranzystora z równoczesnym rozladowaniem pojemnosci bramki — pozostale elektrody. Napiecie po¬ miarowe odlaczone od bramki mierzonego tranzystora jest podtrzymane w ukladzie pamieciowym i zmierzone miernikiem analogowym lub cyfrowym. W czasie pomiaru badany tranzystor znajduje sie w zaekranowanej glo¬ wicy pomiarowej, w której sa elementy wlaczajace elektrody mierzonego tranzystora do ukladu pomiarowego, odpowiednio przygotowane kontaktrony. Rozlaczenie styków kontaktronów nastepuje przez zwarcie cewek sterujacychkontaktrony. .W mierniku wedlug wynalazku zastosowanie synchronicznego szybkodzialajacego ukladu automatyki, jak równiez szybkodzialajacego elektrometru pozwolilo przy pomiarze napiec przebicia zwiekszyc ogólnie zalecane poziomy pradów progowych, a tym samym zblizyc mierzone napiecie przebicia do rzeczywistej wartosci przebi¬ cia termicznego. Jednoczesnie stalo sie mozliwe zwiekszenie nachylenia napiecia liniowego, co bezposrednio wiaze sie ze skróceniem czasu pomiaru. Poza tym zaleta miernika jest duza dokladnosc pomiaru, mozliwosc indykacji wyniku pomiaru w postaci cyfrowej, szybki pomiar automatyczny, prosta obsluga miernika oraz mozli¬ wosc wykreslenia charakterystyki przedprzebiciowej za pomoca rejestratora XY podlaczonego odpowiednio do wyjscia generatora napiecia liniowego oraz do wyjscia elektrometru.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy automatycznego miernika napiecia przebicia bramki dla tranzystorów polowych typu MOS.Automatyczny miernik napiecia posiada generator napiecia liniowego A polaczony poprzez rezystor zabez¬ pieczajacy B z wejsciem glowicy pomiarowej C, w której umieszczony jest tranzystor mierzony. Wyjscie glowicy pomiarowej C jest polaczone z wejsciem szybkodzialajacego elektrometru D, którego wyjscie doprowadzone jest do ukladu automatyki E sterujacego synchronicznie generator napiecia liniowego A oraz element regulacyjny F.Element regulacyjny F polaczony jest z wejsciem glowicy pomiarowej C natomiast do wejscia generatora napie-, cia liniowego A dolaczony jest woltomierz G mierzacy napiecie przebicia.Uklad automatyki E zbudowany jest z ukladu progowego 1 polaczonego z przerzutnikiem 2, którego jedno wejscie polaczone jest ukladem bramkujacym 3, a drugie z elementem regulacyjnym F. Do ukladu bram¬ kujacego 3 dolaczone jest wyjscie przerzutnika 4 wyzwalanego przyciskiem stopu 5, przy czym wyjscie ukladu bramkujacego 3 polaczone jest z generatorem napiecia liniowego A. Przerzutniki 2 i 4 wyzwalane sa wspólzalez¬ nymi przyciskami startu 6 i kasowania 7.Generator napiecia liniowego A uruchamiany jest za pomoca przycisku startu 6, po wcisnieciu którego nastepuje odpowiednie ustalenie poziomów wyjsciowych przerzutników 2 i 4, co powoduje pojawienie sie stanu logicznego „1" na wyjsciu ukladu bramkujacego 3. Nastepuje wtedy liniowy wzrost napiecia na wyjsciu genera¬ tora napiecia liniowego A. Napiecie to poprzez rezystor zabezpieczajacy B zostaje doprowadzone do bramkif 99441 \r.:,v';, ';"¦ 3 mierzonego tranzystora polowego znajdujacego sie w glowicy pomiarowej C. Napiecie to jest mierzone woltomie¬ rzem G, który dolaczony jest do wyjscia generatora napiecia liniowego A. Wielkosc rezystora B jest duzo mniejsza od opornosci wynikajacej z równoleglego polaczenia opornosci wejsciowej glowicy pomiarowej z po¬ dlaczonym tranzystorem oraz opornosci niewysterowanego elektronicznego elementu regulacyjnego F. Wtedy napiecie na wejsciu glowicy pomiarowej C jest równe napieciu na wyjsciu generatora napiecia liniowego A. Do wejscia glowicy pomiarowej C dolaczony jest element regulacyjny F, który sterowany jest z wyjscia przerzutnika Z ..t .Przylozenie do bramki mierzonego tranzystora napiecia liniowego narastajacego w czasie wywoluje prze¬ plyw pradu przez material izolacyjny zawarty miedzy bramka a pozostalymi elektrodami. Prad ten wplywa do elektrometru D i powoduje na jego wyjsciu powstanie napiecia proporcjonalnego do pradu plynacego przez mierzony tranzystor. Przekroczenie zaprogramowanej wielkosci pradu progowego spowoduje zadzialanie ukladu automatyki E, to znaczy nastepuje zadzialanie ukladu progowego 1, co powoduje zmiane stanu poziomów wyjsciowych przerzutnika 2, a ta zmiana wywoluje z kolei zmiane stanu logicznego na wyjsciu ukladu bramkuja¬ cego 3. W wyniku tego nastepuje automatyczne zatrzymanie przyrostu napiecia liniowego na wyjsciu generatora A. Jednoczesnie nastepuje wysterowanie elementu regulacyjnego F, który zwiera bramke mierzonego tranzystora do masy. Nastepuje szybki odplyw ladunku zgromadzonego podczas pomiaru w pojemnosci bramka — pozostale elektrody tranzystora. Wielkosc rezystora zabezpieczajacego B jest tak dobrana, ze po wysterowaniu elementu regulacyjnego F napiecie na wyjsciu generatora napiecia liniowego A nie ulega zmianie. Po skonczonym cyklu pomiaru napiecia przebicia, a przed rozpoczeciem nowego pomiaru, konieczne jest skasowanie stanu przerzutnika 2. Odbywa sie to za pomoca przycisku kasowania 7, który ustala poziomy wyjsciowe przerzutników 2 i 4.Miernik wedlug wynalazku umozliwia dodatkowo pomiar pradu uplywu bramki tranzystorów MOSFET na dowolnej wielkosci napiecia, mniejszego jednak od napiecia przebicia bramki. W tym wypadku konieczne jest reczne zatrzymanie przyrostu napiecia liniowego po przycisnieciu przycisku stopu 5. Mierzony tranzystor znaj¬ duje sie w zaekranowanej glowicy pomiarowej C, w której umieszczone sa elementy wlaczajace elektrody mie¬ rzonego tranzystora do ukladu pomiarowego, odpowiednio przygotowane kontaktrony. Rozlaczenie styków kontaktronów nastepuje przez zwarcie cewek sterujacych kontaktrony i dolaczenie ich do masy. Powoduje to zmniejszenie zaklócen wywolanych stanami przejsciowymi powstajacymi przy rozlaczaniu kontaktronów. Glo¬ wica pomiarowa C zapewnia pomiar pradu uplywu rzedu setnych czesci pA w szerokim zakresie napiec pomiaro¬ wych. PL