***** tanutoM* \*m\ Twórcywynalazku: Jerzy Kuchta, Stanislaw Mazurczak Uprawniony z patentu: Politechnika Gdanska, Gdansk (Polska) Charakterograf do klasyfikowania elementów pólprzewodnikowych Przedmiotem wynalazku jest charakterograf do klasyfikowania elementów pólprzewodnikowych, który daje zobrazowanie charakterystyki pradowo napieciowej mierzonego elementu na ekranie lampy oscyloskopowej oraz umozliwia automatyczne zaszeregowanie mierzonego elementu do odpowiedniej klasy napieciowej wyswie¬ tlanej na cyfrowym wskazniku klas. Urzadzenie posiada mozliwosc zaprogramowania okreslonych klas, przy czym kazdej klasie odpowiadaustalony zakres napiec przebicia badanych elementów.Dotychczas stosowane charakterografy do pomiaru elementów pólprzewodnikowych nie posiadaja automa¬ tycznych klasyfikatorów. Napiecie z generatora analizujacego posiadajace ksztalt wyprostowanej sinusoidy, pilo¬ wy, trójkatny lub impulsowy jest doprowadzane, poprzez wylacznik sterowany specjalnym ukladem progowym, do badanego elementu. W szereg z mierzonym elementem wlaczony jest rezystor, którego opornosc jest duzo mniejsza od opornosci badanego elementu. Spadek napiecia na tym rezystorze, proporcjonalny do pradu plynacego przez badany element, doprowadzony jest do wejscia wzmacniacza pionowego odchylania plamki lampy oscyloskopowej oraz do wejscia ukladu progowego. Napiecie proporcjonalne do napiecia panujacego na badanym elemencie jest doprowadzone do wejscia wzmacniacza poziomego odchylania lampy oscyloskopowej.W ten sposób dla okreslonej wartosci szczytowej napiecia analizujacego, na ekranie lampy oscyloskopowej otrzy¬ muje sie zobrazowanie charakterystyki pradowo-napieciowej mierzonego elementu pólprzewodnikowego.W obszarze przedprzebiciowym mierzonej charakterystyki nastepuje gwaltowny przyrost pradu. Napiecie przy którym prad przyjmuje ustalona normami wartosc, okresla sie jako napiecie przebicia, na podstawie odczytu z wykalibrowanego rastru na ekranie lampy oscyloskopowej.W zaleznosci od uzyskanego wyniku obsluga charakterografu segreguje mierzony element do odpowiedniej Masy. Zakwalifikowanie mierzonego elementu do odpowiedniej klasy za pomoca wyzej opisanego sposobu jest bardzo uciazliwe. Wymagana jest duza koncentracja obslugi w trakcie wykonywania pomiaru, co wiaze sie z wydluzaniem czasu pomiaru. Sam pomiar jest malo dokladny, ograniczony dokladnoscia metody oscyloskopo¬ wej.2 99443 Celem wynalazku jest opracowanie cliaiakterografu umozliwiajacego szybkie, jednoznaczne, automatyczne klasyfikowanie elementów pólprzewodnikowych, ze wzgledu na wielkosc napiecia przebicia, z cyfrowa indyka- cja klas napieciowych i jednoczesna mozliwoscia obserwacji charakterystyk pradowo-napieciowych na ekranie lampy oscyloskopowej. Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie szybkodzialajacego, automatycznego klasy¬ fikatora z indykatorem cyfrowym, którego dzialanie zsynchronizowanie jest z praca ukladu pomiarowego cha- rakterografu. Napiecie proporcjonalne do wielkosci napiecia analizujacego podane jest na wejscie wzmacniacza poziomego odchylania plamki lampy oscyloskopowej oraz na wejscie automatycznego klasyfikatora, gdzie po scalkowaniu w ukladzie calkujacym napiecie rejestrowane jest w przetworniku analogowo-cyfrowym, do które¬ go dolaczony jest zegar i generator taktujacy z kluczem elektronicznym sterowanym przez uklad zabezpieczaja¬ cy. Wyjscie przetwornika analogowo-cyfrowego dolaczone jest do przemiennika kodu, gdzie przez zaprogramo¬ wanie odpowiednich klas dla okreslonych wartosci poszczególnych dekad przetwornika, na jego wyjsciu pojawia sie ilosc impulsów odpowiadajaca danej klasie. Wyjscie przemiennika kodu polaczone jest z licznikiem klas zliczajacym impulsy, które po przejsciu do podlaczonego cyfrowego wskaznika klas sa wyswietlone w postaci aktualnej klasy napieciowej. Pomiar wykonywany jest cyklicznie w jednakowych odstepach czasu z czestotliwo¬ scia generatora taktujacego.Jezeli prad w obwodzie mierzonego elementu przekroczy okreslona wartosc wynikajaca z napiecia przebi¬ cia, to spadek napiecia na rezystorze wlaczonym szeregowo z mierzonym elementem, oprócz ciaglego wystero¬ wania wzmacniacza pionowego odchylania plamki lampy oscyloskopowej, uruchomi uklad zabezpieczajacy, który odlaczy napiecie analizujace od badanego elementu i wylaczy generator taktujacy. Indykator licznika klas wyswietli klase odpowiadajaca napieciu przebicia badanego elementu przez dowolnie dlugi okres czasu. Skasowa¬ nie tego stanu nastapi dopiero przy nastepnym pomiarze, gdy ponownie zostanie wlaczone napiecie analizujace do ukladu pomiarowego, a prad bedzie mniejszy od krytycznego, co jednoczesnie powoduje wlaczenie generato¬ ra taktujacego.Zaleta wynalazku jest szybkie, automatyczne zaszeregowanie mierzonego elementu do odpowiedniej klasy o scisle okreslonym zakresie napiec przebicia. Pomiar jest dokladny i jednoznaczny. Równiez w wypadku, gdy napiecie analizujace przekroczy, napiecie przebicia badanego elementu, mozliwy jest odczyt wielkosci klasy z cyfrowego indykatora. Równoczesnie z pomiarem klasy badanego elementu mozliwa jest obserwacja jego cha¬ rakterystyki pradowo-napieciowej na ekranie lampy oscyloskopowej, co ma istotne znaczenie przy ocenie zjawi¬ skapetlowosci szczególnie w czasie pomiaru elementów energetycznych.- Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania pokazanym na rysunku, który przedsta¬ wia schemat blokowy charakterografu do badania elementów pólprzewodnikowych zawierajacy automatyczny klasyfikator z cyfrowym wskaznikiem klas.Generator napiecia analizujacego 1 o regulowanej amplitudzie wytwarza napiecie sinusoidalne, które po¬ przez wylacznik 2 i prostownik jednopolówkowy 3 zostaje doprowadzone do badanego elementu 4. W szereg z tym elementem wlaczony jest rezystor Rl, a spadek napiecia na nim jest wprost proporcjonalny do pradu plynacego przez mierzony element 4. Napiecie z rezystora Rl zostaje doprowadzone do wzmacniacza odchylania pionowego 5, którego wyjscie polaczone jest z pionowymi plytkami odchylania lampy oscyloskopowej 6. Czesc napiecia analizujacego z dzielnika oporowego R2, R3 zostaje przylozona na wejscie wzmacniacza odchylania poziomego 7. Jednoczesnie napiecie to zostaje doprowadzone do wejscia automatycznego klasyfikatora A.W ukladzie calkujacym 8 napiecie to zostaje zamienione na napiecie stale, które zostaje przylozone na wejscie przetwornika 9 analogowo-cyfrowego napedzanego zegarem 10. Wartosc tego napiecia zostaje zakodowana w po¬ szczególnych dekadach przetwornika 9. Wyjscia przerzutników, wchodzacych w sklad dekad przetwornika 9 analogowo-cyfrowego sa polaczone z przemiennikiem kodu 13. Nastepuje tutaj zaprogramowanie klas polegajace na tym, ze okreslonym zakresom napiec przebicia przypisuje sie odpowiednia klase. Na wyjsciu przemiennika kodu 13 ilosc impulsów w jednym cyklu pomiarowym wyznacza klase elementu mierzonego. Impulsy te zostaja zliczone w liczniku klas 14 i wyswietlone na wskazniku cyfrowym 15. Pomiar odbywa sie cyklicznie w jednako¬ wych odstepach czasu, które sa okreslone poprzez czestotliwosc generatora taktujacego 11 polaczonego z prze¬ twornikiem 9 analogowo-cyfrowym i licznikiem klas 13 poprzez klucz 12. W jednym cyklu pomiarowym naste¬ puje zerowanie przetwornika 9 i licznika klas 13, a nastepnie liczenie z czestotliwoscia zegara 10.Uklad zabezpieczajacy 16, którego próg dzialania programuje sie na odpowiednia wartosc pradu plynace¬ go przez mierzony element 4 steruje wlacznikiem 2 oraz kluczem 12. Po przekroczeniu zaprogramowanej wielko¬ sci pradu nastepuje zadzialanie ukladu zabezpieczajacego 16, który odlacza wyjscie generatora napiecia analizu¬ jacego 1 od prostownika 3 i jednoczesnie nastepuje odlaczenie generatora taktujacego 11 od przetwornika 9 anologowo-cyfrowego oraz od licznika klas 14, przez co nie nastapi wyzerowanie przetwornika analogowo-cyfro¬ wego oraz licznika klas. Wskaznik cyfrowy 15 nie wyswietla teraz cyklicznie odpowiedniej klasy, a tylko „parnie-99443 3 ta" jedna wartosc- klase odpowiadajaca napieciu przebicia badanego elementu. Równoczesnie z pomiarem klasy badanego elementu mozliwa jest obserwacja charakterystyki pradowo-napieciowej na ekranie lampy oscyloskopo¬ wej 6 i ocena wszystkich nieprawidlowosci charakterystyki jak stromosc w poblizu napiecia przebicia, oraz petlowosc charakterystyki wynikajacej z róznicy charakterystyki wykreslanej czescia narastajaca i opadajaca przebiegu analizujacego. polaczone jest poprzez wylacznik i jednopolówkowy prostownik z badanym elementem polaczonym szeregowo z rezystorem, z którego napiecie proporcjonalne do plynacego pradu doprowadzone jest jednoczesnie do ukladu zabezpieczajacego przelaczajacego wylacznik i do wejscia wzmacniacza odchylania pio¬ nowego sterujacego pionowe plytki odchylania lampy oscyloskopowej natomiast czesc napiecia analizujacego otrzymanego z dzielnika oporowego podlaczonego równolegle do badanego elementu i rezystora, doprowadzona jest do wejscia wzmacniacza odchylania poziomego, którego wyjscie polaczone jest z poziomymi plytkami lampy oscyloskopowej, znamienny tym, ze napiecie proporcjonalne do wielkosci napiecia analizujacego z dziel¬ nika oporowego (R2 i R3) podane jest równiez na uklad calkujacy (8), którego wyjscie polaczone jest z prze¬ twornikiem analogowo-cyfrowym (9), do którego dodatkowo z jednej strony dolaczone jest wyjscie zegara (10), z drugiej strony za pomoca klucza (12) sterowanego z ukladu zabezpieczajacego (16) dolaczony jest generator taktujacy (11), natomiast wyjscie przetwornika analogowo-cyfrowego (9) polaczone jest z przemiennikiem kodu (13), do którego dolaczony jest licznik klas (14) sprzezony z cyfrowym wskaznikiem klas (15). f 2 3 + S k. r zl o R2 \ JZ jT J« ¦^ t Kk t A X L PL