RU2498326C1 - Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions) - Google Patents

Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2498326C1
RU2498326C1 RU2012115792/28A RU2012115792A RU2498326C1 RU 2498326 C1 RU2498326 C1 RU 2498326C1 RU 2012115792/28 A RU2012115792/28 A RU 2012115792/28A RU 2012115792 A RU2012115792 A RU 2012115792A RU 2498326 C1 RU2498326 C1 RU 2498326C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
terminal device
terminal
functions
current
Prior art date
Application number
RU2012115792/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Валерьевич Семенов
Original Assignee
Эдуард Валерьевич Семенов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эдуард Валерьевич Семенов filed Critical Эдуард Валерьевич Семенов
Priority to RU2012115792/28A priority Critical patent/RU2498326C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498326C1 publication Critical patent/RU2498326C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.SUBSTANCE: two-terminal device is subjected to a test voltage video pulse; current through the two-terminal device iand voltage across the two-terminal device uat discrete moments in time tis measured; the time derivative of voltage across the two-terminal device u'at time tis calculated; results of interpolating tabulated functions are used to obtain the relationship between current through the two-terminal device i(u) and i(u) and voltage across the two-terminal device at the front and trailing edge of the video pulse, respectively, as well as the relationship between the time derivative of voltage across the two-terminal device u'(u) and u'(u) and voltage across the two-terminal device at the front and trailing edge of the video pulse, respectively, wherein the argument of the tabulated functions is the measured voltage across the two-terminal device uat the front of the video pulse for functions i(u) and u'(u) and the measured voltage across the two-terminal device uat the trailing edge of the video pulse for functions u(u) and u'(u), and values of the tabulated functions are the measured values of current through the two-terminal device iat the front of the video pulse for the function i(u), the measured values of current through the two-terminal device iat the trailing edge of the video pulse for the function i(u), the calculated values of the time derivative of voltage across the two-terminal device u'(u) at the front of the video pulse for the function u'(u) and the calculated values of the time derivative of voltage across the two-terminal device u'at the trailing edge of the video pulse for the function u'(u), the voltage-current characteristic i(u) is calculated using the formulaand the voltage-capacitance characteristic C(u) is calculated using the formulaor. In the second version of the disclosed method, the voltage-capacitance characteristic is calculated using the formula.EFFECT: method which enables to simultaneously measure voltage-current and voltage-capacitance characteristics of a two-terminal device using measurements of current through the two-terminal device and voltage across the two-terminal device at discrete moments in time under continuing charge-discharge conditions of the capacitor of the two-terminal device.3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения вольт-амперных (ВАХ) и вольт-фарадных (ВФХ) характеристик двухполюсников.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to measure volt-ampere (I - V) and volt-farad (VF) characteristics of two-terminal devices.

Известен способ измерения ВАХ iIV(u) двухполюсника, при котором на двухполюсник подают заданные значения напряжения u и измеряют соответствующие им значения тока iIV(u) через двухполюсник [1]. Недостатком данного способа является то, что диапазон изменения напряжения на двухполюснике ограничен значениями, при которых перегрев двухполюсника становится недопустимым.A known method of measuring the I – V characteristic i IV (u) of a two-terminal device, in which the set values of voltage u are applied to the two-terminal device and measure the corresponding values of current i IV (u) through the two-terminal device [1]. The disadvantage of this method is that the voltage variation range on the two-terminal network is limited by the values at which overheating of the two-terminal network becomes unacceptable.

Известен также способ измерения ВАХ, при котором длительность тестового воздействия на объект ограничивают [2]. Недостатком такого способа является то, что длительность тестовых воздействий необходимо выбирать больше времени заряда емкости объекта. При этом регистрация значений тока через объект и напряжения на объекте, определяющих ВАХ, возможна только после окончания заряда емкости объекта. Кроме того, данный способ не обеспечивает измерение ВФХ объекта.There is also a method of measuring the I – V characteristic, in which the duration of the test effect on the object is limited [2]. The disadvantage of this method is that the duration of the test actions must be chosen more than the charge time of the capacity of the object. In this case, the registration of the values of the current through the object and the voltage at the object, determining the I – V characteristic, is possible only after the end of the charge of the capacity of the object. In addition, this method does not provide a measurement of the characteristic characteristic of the object.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу измерения ВАХ и ВФХ двухполюсника является способ [3], включающий воздействие на двухполюсник тестовым видеоимпульсом напряжения u(t), регистрацию тока через двухполюсник i(t), расчет значения производной по времени напряжения на двухполюснике u'(t), отыскание ВАХ iIV(u) по формулеThe closest in technical essence to the claimed method for measuring the I – V characteristic and the CV characteristic of a two-terminal device is method [3], which includes applying a test video voltage pulse u (t) to the two-terminal device, registering the current through the two-terminal device i (t), and calculating the value of the time derivative of the voltage at the two-terminal device u ' (t), finding the CVC i IV (u) by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

и ВФХ C(u) по формулеand the CV characteristic C (u) by the formula

Figure 00000002
или
Figure 00000003
Figure 00000002
 or
Figure 00000003

где функции ir(u) и if(u) - зависимости токов через двухполюсник от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса;where the functions i r (u) and i f (u) are the dependences of the currents through the two-terminal network on the voltage at the two-terminal network, respectively, at the front and the fall of the video pulse;

функции

Figure 00000004
и
Figure 00000005
 - зависимости производных по времени напряжения на двухполюснике от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса.the functions
Figure 00000004
 and
Figure 00000005
 - dependences of the time derivatives of the voltage at the two-terminal network versus the voltage at the two-terminal network, respectively, at the front and the fall of the video pulse.

Этот способ позволяет одновременно измерять ВАХ и ВФХ двухполюсника по результатам регистрации тока через двухполюсник и напряжения на двухполюснике в условиях продолжающегося заряда-разряда емкости двухполюсника. Это снимает ограничения по уменьшению длительности тестовых воздействий и позволяет наблюдать участки ВАХ и ВФХ, ранее недоступные для измерения по причине риска теплового разрушения двухполюсника импульсами большой длительности.This method allows the simultaneous measurement of the I – V characteristics and the I – V characteristic of a two-terminal device based on the results of recording the current through the two-terminal device and the voltage at the two-terminal device under conditions of an ongoing charge-discharge capacity of the two-terminal device. This removes the restrictions on reducing the duration of test actions and allows you to observe sections of the I – V characteristics and CV characteristics that were previously inaccessible for measurement due to the risk of thermal destruction of the two-terminal network by pulses of long duration.

Недостатком способа-прототипа является то, что в [3] не предлагается подхода к определению функций ir(u), if(u),

Figure 00000006
и
Figure 00000007
 . Для того чтобы вычислить iIV(u) по (1) при некотором заданном u, необходимо, чтобы это u входило в область определения всех функций из (1). Однако обычно значения напряжения на двухполюснике uj регистрируются лишь в дискретные моменты времени tj при помощи аналого-цифрового преобразователя (фиг.1, темные кружочки). При этом в общем случае значения напряжения на двухполюснике, для которых определен ток на фронте видеоимпульса, не совпадают со значениями напряжений, для которых определен ток на спаде видеоимпульса (фиг.1, горизонтальная пунктирная линия). То же самое касается и производных напряжения на двухполюснике. В [3] эта проблема не решалась. В результате оказалось возможным лишь провести вычислительный эксперимент, когда при моделировании можно было выбрать любые необходимые точки дискретизации.The disadvantage of the prototype method is that in [3] does not propose an approach to the definition of functions i r (u), i f (u),
Figure 00000006
 and
Figure 00000007
 . In order to calculate i IV (u) from (1) for some given u, it is necessary that this u enters the domain of definition of all functions from (1). However, usually the voltage values at the two-terminal u j are recorded only at discrete time instants t j using an analog-to-digital converter (Fig. 1, dark circles). In this case, in the general case, the voltage values at the two-terminal network, for which the current is determined at the front of the video pulse, do not coincide with the voltage values for which the current at the decay of the video pulse is determined (Fig. 1, horizontal dashed line). The same applies to derivatives of voltage at a two-terminal network. In [3] this problem was not solved. As a result, it was only possible to conduct a computational experiment, when during the simulation it was possible to select any necessary sampling points.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - создание способа, позволяющего одновременно измерять ВАХ и ВФХ двухполюсника по результатам регистрации тока через двухполюсник и напряжения на двухполюснике в дискретные моменты времени в условиях продолжающегося заряда-разряда емкости двухполюсника. The technical result, the proposed solution is aimed at, is the creation of a method that allows simultaneous measurement of the I – V characteristics and the I – V characteristic of a two-terminal device based on the results of recording the current through the two-terminal device and the voltage at the two-terminal device at discrete time instants under the conditions of an ongoing charge-discharge capacity of the two-terminal device.

Это достигается тем, что в известном способе измерения ВАХ и ВФХ двухполюсника, включающем воздействие на двухполюсник тестовым видеоимпульсом напряжения, регистрацию тока через двухполюсник, расчет значения производной по времени напряжения на двухполюснике и отыскание ВАХ по формуле (1), а ВФХ по одной из формул (2), регистрируют значения тока через двухполюсник ij и напряжения на двухполюснике uj в дискретные моменты времени tj, рассчитывают значения производной по времени напряжения на двухполюснике

Figure 00000008
в моменты времени tj, а функции ir(u), if(u),
Figure 00000009
 и
Figure 00000010
 получают по результатам интерполяции таблично заданных функций, аргументом которых считают зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на фронте видеоимпульса для функций ir(u) и
Figure 00000011
 и зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на спаде видеоимпульса для функций if(u) и
Figure 00000012
 , а значениями этих таблично заданных функций считают зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на фронте видеоимпульса для функции ir(u), зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на спаде видеоимпульса для функции if(u), рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000013
 на фронте видеоимпульса для функции
Figure 00000014
 и рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000015
 на спаде видеоимпульса для функции
Figure 00000016
 .This is achieved by the fact that in the known method for measuring the I – V characteristic and the CV characteristic of a two-terminal device, including applying a test video voltage pulse to a two-terminal device, detecting the current through a two-terminal device, calculating the value of the time derivative of the voltage at the two-terminal device, and finding the I – V characteristic using formula (1), and the I – V characteristic using one of the formulas (2), the values of the current through the two-terminal i j and voltage at the two-terminal u j are recorded at discrete time instants t j , the values of the time derivative of the voltage at the two-terminal are calculated
Figure 00000008
 at times t j , and the functions i r (u), i f (u),
Figure 00000009
 and
Figure 00000010
 obtained by interpolating tabularly defined functions whose argument is the registered voltage at the two-terminal u j at the front of the video pulse for the functions i r (u) and
Figure 00000011
 and recorded voltages at the two-terminal u j at the decay of the video pulse for the functions i f (u) and
Figure 00000012
 and the values of these tabulated functions are considered the registered values of the current through the two-terminal i j at the front of the video pulse for the function i r (u), the registered values of the current through the two-terminal i j at the drop of the video pulse for the function i f (u), the calculated values of the time derivative of the voltage bipolar
Figure 00000013
 on the front of the video pulse for the function
Figure 00000014
 and calculated values of the time derivative of the voltage at the two-terminal network
Figure 00000015
 on the decline of the video pulse for the function
Figure 00000016
 .

Второй вариант предлагаемого способа измерения ВАХ и ВФХ, обеспечивающий реализацию указного технического результата, отличается от изложенного в предыдущем абзаце тем, что ВФХ вычисляют по формулеThe second version of the proposed method for measuring the I – V characteristics and the CV characteristic, which ensures the implementation of the indicated technical result, differs from the one stated in the previous paragraph in that the CV characteristics are calculated by the formula

Figure 00000017
Figure 00000017

В частном случае при интерполяции функций в качестве промежуточного значения функции выбирается ближайшее известное значение функции.In a particular case, when interpolating functions, the nearest known function value is selected as an intermediate function value.

Используемая модель двухполюсника включает параллельно соединенные управляемый напряжением u источник тока iIV(u) и нелинейную емкость C(u). В этом случае общий ток через двухполюсник зависит от приложенного напряжения следующим образом:The bipolar model used includes a parallel connected voltage-controlled u current source i IV (u) and non-linear capacitance C (u). In this case, the total current through the two-terminal network depends on the applied voltage as follows:

Figure 00000018
Figure 00000018

Зависимости записаны раздельно для фронта и спада импульса, поскольку

Figure 00000019
. Умножим обе части первого из уравнений (4) на
Figure 00000020
 , а обе части второго - на
Figure 00000021
 :The dependences are written separately for the front and the decay of the pulse, since
Figure 00000019
 . Multiply both sides of the first of equations (4) by
Figure 00000020
 , and both parts of the second - on
Figure 00000021
 :

Figure 00000022
Figure 00000022

Теперь найдем разность первого и второго уравнений в последней системе уравнений:Now we find the difference of the first and second equations in the last system of equations:

Figure 00000023
.
Figure 00000023
 .

Из данного уравнения отыскиваем iIV(u) и приходим к формуле (1). Поскольку теперь iIV(u) известно, то из первого уравнения в (4) приходим к первой из формул (2), а от второго уравнения в (4) приходим ко второй формуле в (2). Таким образом, (1) представляет собой формулу для измерения ВАХ в условиях продолжающегося заряда-разряда емкости двухполюсника, а формулы (2) позволяют одновременно измерять ВФХ двухполюсника.From this equation, we find i IV (u) and come to formula (1). Since i IV (u) is now known, from the first equation in (4) we arrive at the first of formulas (2), and from the second equation in (4) we come to the second formula in (2). Thus, (1) is a formula for measuring the I – V characteristic under conditions of an ongoing charge – discharge capacity of a two-terminal device, and formulas (2) allow simultaneous measurement of the I – V characteristic of a two-terminal device.

Использование интерполяции для отыскания функций ir(u), if(u),

Figure 00000024
и
Figure 00000025
 позволяет и функции для фронта импульса (ir(u) и
Figure 00000026
 ), и функции для спада импульса (if(u) и
Figure 00000027
 ) отыскать для одного и того же напряжения u, даже если зарегистрированные в дискретные моменты времени напряжения на фронте импульса отличаются от зарегистрированных напряжений на спаде импульса (фиг.1, темные кружочки).Using interpolation to find the functions i r (u), i f (u),
Figure 00000024
 and
Figure 00000025
 also allows functions for the pulse front (i r (u) and
Figure 00000026
 ), and functions for the decay of the pulse (i f (u) and
Figure 00000027
 ) to find for the same voltage u, even if the voltage recorded at the discrete time instants of the voltage at the front of the pulse differs from the recorded voltage at the decay of the pulse (Fig. 1, dark circles).

Важным, однако, является то, для каких именно таблично заданных функций осуществляется интерполяция. Не следует интерполировать

Figure 00000028
и ij как функции времени, поскольку нам требуются функции напряжения. Получить же зависимость, например, зарегистрированного тока через двухполюсник от зарегистрированного напряжения на двухполюснике проще, когда эти напряжение и ток заданы таблично. Для этого нужно аргументом функции считать uj, а значениями функции считать ij или
Figure 00000029
 . Таким образом, в данном случае важно, чтобы переход от временной зависимости ij или
Figure 00000030
 к зависимости ij или
Figure 00000031
 от напряжения на двухполюснике осуществлялся до интерполяции, а не после.The important thing, however, is for which table-specific functions interpolation is performed. Should not be interpolated
Figure 00000028
 and i j as functions of time, since we require voltage functions. It is easier to obtain the dependence, for example, of the detected current through the two-terminal on the registered voltage on the two-terminal when these voltages and currents are given in a table. To do this, consider the argument of the function as u j , and the values of the function as i j or
Figure 00000029
 . Thus, in this case, it is important that the transition from the time dependence i j or
Figure 00000030
 to the dependence i j or
Figure 00000031
 from the voltage at the two-terminal network, it was carried out before interpolation, and not after.

Кроме того, перед получением зависимости ij от uj следует разделить те группы отсчетов ij от uj, которые соответствуют фронту и спаду тестового видеоимпульса напряжения. Это связано с тем, что вектор времени tj при формировании такой зависимости не используется, и информация о принадлежности отдельных отсчетов к фронту или спаду оказывается утраченной. Нам же необходимо иметь функции ir(u) и if(u) раздельно. Таким образом, приходим к вышеизложенному способу получения функций ir(u) и if(u). Сказанное в равной мере относится и к получению функций

Figure 00000032
и
Figure 00000033
 .In addition, before obtaining the dependence of i j on u j, it is necessary to separate those groups of samples i j from u j that correspond to the rise and fall of the test voltage video pulse. This is due to the fact that the time vector t j is not used in the formation of such a dependence, and information about the belonging of individual samples to the front or to the fall is lost. We need to have the functions i r (u) and i f (u) separately. Thus, we come to the above method of obtaining the functions i r (u) and i f (u). The aforesaid applies equally to obtaining functions
Figure 00000032
 and
Figure 00000033
 .

Второй вариант предлагаемого способа измерения ВАХ и ВФХ, включающий использование формулы (3) для вычисления ВФХ вместо одной из формул (2), реализует тот же технический результат. Это аргументируется тем, что формулы (2) и (3) эквивалентны. В этом можно убедиться, подставив формулу (1) в формулы (2) и упростив выражения. И от первой, и от второй формулы (2) приходим к одной и той же формуле (3), что подтверждает эквивалентность всех трех формул.The second variant of the proposed method for measuring the I – V characteristics and the CV characteristic, including the use of formula (3) to calculate the I – V characteristic instead of one of the formulas (2), implements the same technical result. This is argued by the fact that formulas (2) and (3) are equivalent. This can be seen by substituting formula (1) into formulas (2) and simplifying the expressions. Both from the first and second formulas (2) we arrive at the same formula (3), which confirms the equivalence of all three formulas.

В частном случае при интерполяции функций в качестве промежуточного значения функции выбирается ближайшее известное значение функции.In a particular case, when interpolating functions, the nearest known function value is selected as an intermediate function value.

Это допустимо, если токи через двухполюсник и производные напряжения на двухполюснике в соседних точках дискретизации отличаются незначительно.This is permissible if the currents through the two-terminal network and the derivatives of the voltage at the two-terminal network at neighboring sampling points differ slightly.

На фиг.1 темными кружочками изображено напряжение ij на диоде Шотки 1N5817, а светлыми кружочками - зарегистрированный через этот диод ток ij (на примере данного диода иллюстрируется предложенный способ). На фиг.2 кривой 1 изображена ВАХ диода 1N5817, измеренная путем подачи заданных значений напряжения u на диод и измерения соответствующих им значений тока iIV(u) через диод (способ [1]). Кривой 2 на фиг.2 представлена ВАХ диода 1N5817, измеренная предложенным способом. На фиг.3 приведена ВФХ диода 1N5817, полученная описанным в [4] способом (кривая 1) и предложенным способом (кривая 2) с использованием первой из формул (2).In Fig. 1, the dark circles show the voltage i j on the Schottky diode 1N5817, and the light circles show the current i j registered through this diode (the proposed method is illustrated by the example of this diode). Figure 2 of curve 1 shows the I – V characteristic of the diode 1N5817, measured by supplying the specified voltage values u to the diode and measuring the corresponding values of the current i IV (u) through the diode (method [1]). Curve 2 in figure 2 presents the I-V characteristic of the diode 1N5817, measured by the proposed method. Figure 3 shows the I – V characteristic of the diode 1N5817 obtained by the method described in [4] (curve 1) and the proposed method (curve 2) using the first of formulas (2).

Ниже приведен пример осуществления изобретения.The following is an example embodiment of the invention.

В качестве исследуемого двухполюсника выберем диод Шотки 1N5817. В качестве источника тестового видеоимпульса используем генератор Tektronix AFG3101. Для регистрации напряжения на диоде используем первый канал осциллографа LeCroy WaveSurfer 454. Зарегистрированные в дискретные моменты времени напряжения на диоде uj приведены на фиг.1 (темные кружочки). Второй канал названного осциллографа используем для регистрации тока через диод. Для этого последовательно с диодом включим резистор сопротивлением 5.6 Ом, зарегистрируем падение напряжения на нем при помощи осциллографа и найдем ток резистор (ток через диод будет такой же) по закону Ома. Определенный таким образом в дискретные моменты времени ток через диод ij приведен на фиг.1 (светлые кружочки). Далее отыскиваем производную по времени напряжения на диоде

Figure 00000034
.As the studied two-terminal, we select the Schottky diode 1N5817. As the source of the test video pulse, we use the Tektronix AFG3101 generator. To register the voltage at the diode, we use the first channel of the LeCroy WaveSurfer 454 oscilloscope. The voltage recorded at discrete time instants of the diode u j is shown in Fig. 1 (dark circles). The second channel of the named oscilloscope is used to register the current through the diode. To do this, we turn on a 5.6 ohm resistor in series with the diode, register the voltage drop across it with an oscilloscope and find the current resistor (the current through the diode will be the same) according to Ohm's law. Thus determined at discrete time instants, the current through the diode i j is shown in Fig. 1 (light circles). Next, we find the time derivative of the voltage across the diode
Figure 00000034
 .

Теперь выделяем группу отсчетов uj, соответствующую фронту тестового видеоимпульса напряжения, и относим ее к аргументу таблично заданной функции, значениями которой считаем группу отсчетов ij, соответствующую фронту тестового видеоимпульса напряжения. Интерполяцией этой таблично заданной функции (в рассматриваемом примере применим интерполяцию сплайнами) получаем функцию ir(u). Аналогично получаем функцию

Figure 00000035
, взяв вместо ij значения
Figure 00000036
 на фронте тестового видеоимпульса. Далее выделяем группу отсчетов uj, соответствующую спаду тестового видеоимпульса напряжения, и относим ее к аргументу таблично заданной функции, значениями которой считаем группу отсчетов ij, соответствующую спаду тестового видеоимпульса напряжения. Интерполяцией этой таблично заданной функции получаем функцию if(u). Аналогично получаем функцию
Figure 00000037
 , взяв вместо ij значения
Figure 00000038
 на спаде тестового видеоимпульса. Теперь отыскиваем ВАХ iIV(u) по формуле (1). Полученная ВАХ приведена на фиг.2 (кривая 2). Кривая 1 на фиг.2 приведена для сопоставления - она представляет собой ВАХ диода 1N5817, измеренную путем подачи заданных значений напряжения u на диод и измерения соответствующих им значений тока iIV(u) через диод (способ [1]). Имея полученную ВАХ iIV(u), по первой из формул (2) находим ВФХ диода. Найденная ВФХ приведена на фиг.3 (кривая 2). Для сопоставления на фиг.3 приведена ВФХ этого же диода, найденная способом, изложенным в [4] (кривая 1).Now we select the group of samples u j corresponding to the front of the test voltage video pulse, and relate it to the argument of the tabulated function, the values of which are the group of samples i j corresponding to the front of the test video voltage pulse. By interpolating this tabularly defined function (in this example, we use interpolation by splines) we obtain the function i r (u). Similarly, we obtain the function
Figure 00000035
 taking instead of i j the values
Figure 00000036
 at the front of the test video pulse. Next, we select the group of samples u j corresponding to the decay of the test voltage video pulse, and relate it to the argument of the tabulated function, whose values are the group of samples i j corresponding to the decline of the test video voltage pulse. By interpolating this table-defined function, we obtain the function i f (u). Similarly, we obtain the function
Figure 00000037
 taking instead of i j the values
Figure 00000038
 on the decline of the test video pulse. Now we look for the CVC i IV (u) by the formula (1). The obtained CVC is shown in figure 2 (curve 2). Curve 1 in FIG. 2 is shown for comparison — it represents the I – V characteristic of the diode 1N5817, measured by supplying the specified voltage values u to the diode and measuring the corresponding current values i IV (u) through the diode (method [1]). Having the obtained CVC i IV (u), according to the first of formulas (2), we find the CV characteristic of the diode. Found CV characteristics are shown in figure 3 (curve 2). For comparison, figure 3 shows the I – V characteristic of the same diode, found by the method described in [4] (curve 1).

На фиг.2-3 наблюдается хорошее совпадение ВАХ и ВФХ, полученных предложенным способом и известными способами. Это позволяет утверждать, что мы получили заявленный технический результат: по результатам регистрации тока через двухполюсник и напряжения на двухполюснике в дискретные моменты времени одновременно измерили ВАХ и ВФХ двухполюсника. При этом в течение всего времени измерения продолжался заряд-разряд емкости двухполюсника, что подтверждается существенным различием временных зависимостей напряжения на двухполюснике (фиг.1, темные кружочки) и тока через двухполюсник (фиг.1, светлые кружочки).In Fig.2-3, there is a good coincidence of the CVC and CV characteristics obtained by the proposed method and known methods. This allows us to state that we obtained the claimed technical result: according to the results of detecting the current through the two-terminal network and the voltage at the two-terminal network at discrete time instants, the I – V characteristics and the CV characteristic of the two-terminal terminal were simultaneously measured. At the same time, during the entire measurement time, the charge – discharge of the bipolar capacitance continued, which is confirmed by a significant difference in the time dependences of the voltage at the bipolar (Fig. 1, dark circles) and the current through the bipolar (Fig. 1, bright circles).

Получение одного и того же технического результата при использовании для отыскания ВФХ любой из формул (2) или (3) обусловлено показанной выше эквивалентностью этих формул.Obtaining the same technical result when using any of formulas (2) or (3) for finding the CV characteristics is due to the equivalence of these formulas shown above.

Источники информацииInformation sources

1. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин: учеб. пособие для студентов втузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1989. - 384 с.1. Atamalyan E.G. Instruments and methods for measuring electrical quantities: textbook. manual for university students. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Higher. school., 1989 .-- 384 p.

2. Paggi М., Williams Р.Н., Borrego J.M. Nonlinear GaAs MESFET modeling using pulsed gate measurements // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 1988. - Vol.36, №12. - P.1593-1597.2. Paggi M., Williams R.N., Borrego J.M. Nonlinear GaAs MESFET modeling using pulsed gate measurements // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 1988. - Vol. 36, No. 12. - P.1593-1597.

3. Семенов Э.В. Метод измерения вольтамперных и вольтфарадных характеристик сверхкоротким импульсом // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрымиКо '2011): материалы 21 Международ, конф. Севастополь, Украина, 12-16 сентября 2011 г. - Севастополь: Вебер, 2011. - Т.2. - С.873-874. - URL: http://www.edwardsemyonov.narod.ru/873_874.pdf (дата обращения: 08.04.2012). - прототип.3. Semenov E.V. Method for measuring current-voltage and voltage-voltage characteristics with an ultrashort pulse // Microwave technology and telecommunication technologies (KrymiKo '2011): materials of 21 International, conf. Sevastopol, Ukraine, September 12-16, 2011 - Sevastopol: Weber, 2011. - T.2. - S. 873-874. - URL: http://www.edwardsemyonov.narod.ru/873_874.pdf (accessed: 04/08/2012). - prototype.

4. Семенов Э.В., Бибиков Т.Х., Малютин Н.Д., Павлов А.П. Моделирование нелинейности преобразования видеоимпульсных сигналов полупроводниковым диодом // Докл. Томск, гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. - 2010. - №2, Ч.1. - С.171-174. - URL: http://www.tusur.ru/filearchive/reports-magazine/2010-2-1/171.pdf (дата обращения: 08.04.2012).4. Semenov E.V., Bibikov T.Kh., Malyutin N.D., Pavlov A.P. Modeling the nonlinearity of the conversion of video pulses by a semiconductor diode // Dokl. Tomsk, state University of Control Systems and Radio Electronics. - 2010. - No. 2, Part 1. - S. 171-174. - URL: http://www.tusur.ru/filearchive/reports-magazine/2010-2-1/171.pdf (accessed 08.04.2012).

Claims (4)

1. Способ измерения вольт-амперной и вольт-фарадной характеристик двухполюсника, включающий воздействие на двухполюсник тестовым видеоимпульсом напряжения, регистрацию тока через двухполюсник, расчет значения производной по времени напряжения на двухполюснике и отыскание вольт-амперной характеристики iIV(u) по формуле
Figure 00000039
а вольт-фарадной характеристики C(u) по формуле
Figure 00000040
 или
Figure 00000041
где функции ir(u) и if(u) - зависимости токов через двухполюсник от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса;
функции
Figure 00000042
 и
Figure 00000043
 - зависимости производных по времени напряжения на двухполюснике от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса,
отличающийся тем, что регистрируют значения тока через двухполюсник ij и напряжения на двухполюснике uj в дискретные моменты времени tj, рассчитывают значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000044
 в моменты времени tj, а функции ir(u), if(u),
Figure 00000045
 и
Figure 00000046
 получают по результатам интерполяции таблично заданных функций, аргументом которых считают зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на фронте видеоимпульса для функций ir(u) и
Figure 00000047
 и зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на спаде видеоимпульса для функций if(u) и
Figure 00000048
 а значениями этих таблично заданных функций считают зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на фронте видеоимпульса для функции ir(u), зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на спаде видеоимпульса для функции if(u), рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000049
 на фронте видеоимпульса для функции
Figure 00000050
 и рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000051
 на спаде видеоимпульса для функции
Figure 00000052
 1. A method for measuring the volt-ampere and capacitance-voltage characteristics of a two-terminal device, including applying a test video voltage pulse to a two-terminal device, detecting the current through a two-terminal device, calculating the value of the time derivative of the voltage at the two-terminal device, and finding the current-voltage characteristic i IV (u) using the formula
Figure 00000039
and the capacitance-voltage characteristic C (u) by the formula
Figure 00000040
 or
Figure 00000041
where the functions i r (u) and i f (u) are the dependences of the currents through the two-terminal network on the voltage at the two-terminal network, respectively, at the front and the fall of the video pulse;
the functions
Figure 00000042
 and
Figure 00000043
 - the dependence of the time derivatives of the voltage on the two-terminal network from the voltage on the two-terminal network, respectively, at the front and the fall of the video pulse,
characterized in that the values of the current through the two-terminal i j and the voltage at the two-terminal u j are recorded at discrete times t j , the values of the time derivative of the voltage at the two-terminal are calculated
Figure 00000044
 at times t j , and the functions i r (u), i f (u),
Figure 00000045
 and
Figure 00000046
 obtained by interpolating tabularly defined functions whose argument is the registered voltage at the two-terminal u j at the front of the video pulse for the functions i r (u) and
Figure 00000047
 and recorded voltages at the two-terminal u j at the decay of the video pulse for the functions i f (u) and
Figure 00000048
 and the values of these tabulated functions are considered the registered values of the current through the two-terminal i j at the front of the video pulse for the function i r (u), the registered values of the current through the two-terminal i j at the drop of the video pulse for the function i f (u), the calculated values of the time derivative of the voltage by bipolar
Figure 00000049
 on the front of the video pulse for the function
Figure 00000050
 and calculated values of the time derivative of the voltage at the two-terminal network
Figure 00000051
 on the decline of the video pulse for the function
Figure 00000052
 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при интерполяции функций в качестве промежуточного значения функции выбирается ближайшее известное значение функции.2. The method according to claim 1, characterized in that when interpolating the functions, the nearest known function value is selected as an intermediate value of the function. 3. Способ измерения вольт-амперной и вольт-фарадной характеристик двухполюсника, включающий воздействие на двухполюсник тестовым видеоимпульсом напряжения, регистрацию тока через двухполюсник, расчет значения производной по времени напряжения на двухполюснике и отыскание вольт-амперной характеристики iIV(u) по формуле
Figure 00000053
где функции ir(u) и if(u) - зависимости токов через двухполюсник от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса;
функции
Figure 00000054
 и
Figure 00000055
 - зависимости производных по времени
напряжения на двухполюснике от напряжения на двухполюснике соответственно на фронте и спаде видеоимпульса,
отличающийся тем, что регистрируют значения тока через двухполюсник ij и напряжения на двухполюснике uj в дискретные моменты времени tj, рассчитывают значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000056
 в моменты времени tj, функции ir(u), if(u),
Figure 00000057
 и
Figure 00000058
 получают по результатам интерполяции таблично заданных функций, аргументом которых считают зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на фронте видеоимпульса для функций ir(u) и
Figure 00000059
 и зарегистрированные напряжения на двухполюснике uj на спаде видеоимпульса для функций if(u) и
Figure 00000060
 а значениями этих таблично заданных функций считают зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на фронте видеоимпульса для функции ir(u), зарегистрированные значения тока через двухполюсник ij на спаде видеоимпульса для функции if(u), рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000061
 на фронте видеоимпульса для функции
Figure 00000062
 и рассчитанные значения производной по времени напряжения на двухполюснике
Figure 00000063
 на спаде видеоимпульса для функции
Figure 00000064
 при этом вольт-фарадную характеристику C(u) отыскивают по формуле
Figure 00000065
 3. A method for measuring the volt-ampere and volt-farad characteristics of a two-terminal device, including applying a test video voltage pulse to a two-terminal device, detecting the current through a two-terminal device, calculating the value of the time derivative of the voltage at the two-terminal device, and finding the current-voltage characteristic i IV (u) using the formula
Figure 00000053
where the functions i r (u) and i f (u) are the dependences of the currents through the two-terminal network on the voltage at the two-terminal network, respectively, at the front and the fall of the video pulse;
the functions
Figure 00000054
 and
Figure 00000055
 - time derivatives
voltage at the two-terminal voltage from the voltage at the two-terminal, respectively, at the front and the fall of the video pulse,
characterized in that the values of the current through the two-terminal i j and the voltage at the two-terminal u j are recorded at discrete times t j , the values of the time derivative of the voltage at the two-terminal are calculated
Figure 00000056
 at times t j , functions i r (u), i f (u),
Figure 00000057
 and
Figure 00000058
 obtained by interpolating tabularly defined functions whose argument is the registered voltage at the two-terminal u j at the front of the video pulse for the functions i r (u) and
Figure 00000059
 and recorded voltages at the two-terminal u j at the decay of the video pulse for the functions i f (u) and
Figure 00000060
 and the values of these tabulated functions are considered the registered values of the current through the two-terminal i j at the front of the video pulse for the function i r (u), the registered values of the current through the two-terminal i j at the decay of the video pulse for the function i f (u), the calculated values of the time derivative of the voltage by bipolar
Figure 00000061
 on the front of the video pulse for the function
Figure 00000062
 and calculated values of the time derivative of the two-terminal voltage
Figure 00000063
 on the decline of the video pulse for the function
Figure 00000064
 in this case, the capacitance-voltage characteristic C (u) is found by the formula
Figure 00000065
 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при интерполяции функций в качестве промежуточного значения функции выбирается ближайшее известное значение функции. 4. The method according to claim 3, characterized in that when interpolating the functions, the nearest known function value is selected as an intermediate value of the function.
RU2012115792/28A 2012-04-19 2012-04-19 Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions) RU2498326C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115792/28A RU2498326C1 (en) 2012-04-19 2012-04-19 Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115792/28A RU2498326C1 (en) 2012-04-19 2012-04-19 Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2498326C1 true RU2498326C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49683297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012115792/28A RU2498326C1 (en) 2012-04-19 2012-04-19 Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498326C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU205153A1 (en) * Л. А. Лебедева CHARACTEROGRAPH FOR DOUBLEPARES
SU987541A1 (en) * 1980-12-09 1983-01-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Полупроводников Ан Литсср Device for measuring parameters of amorphous and vitrous threshold switches having s-shaped volt amper characteristics
FR2592489A1 (en) * 1985-12-27 1987-07-03 Bull Sa METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE THERMAL RESISTANCE OF AN ELEMENT SUCH AS AN EQUIPMENT OF HIGH DENSITY INTEGRATED CIRCUITS.
RU2372625C1 (en) * 2008-06-24 2009-11-10 Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Method of determining values of thermoelectrophysical parametres of test samples of conducting or resistive structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU205153A1 (en) * Л. А. Лебедева CHARACTEROGRAPH FOR DOUBLEPARES
SU987541A1 (en) * 1980-12-09 1983-01-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Полупроводников Ан Литсср Device for measuring parameters of amorphous and vitrous threshold switches having s-shaped volt amper characteristics
FR2592489A1 (en) * 1985-12-27 1987-07-03 Bull Sa METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE THERMAL RESISTANCE OF AN ELEMENT SUCH AS AN EQUIPMENT OF HIGH DENSITY INTEGRATED CIRCUITS.
RU2372625C1 (en) * 2008-06-24 2009-11-10 Московский государственный институт электронной техники (технический университет) Method of determining values of thermoelectrophysical parametres of test samples of conducting or resistive structures

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Семенов Э.В. Метод измерения вольтамперных и вольтфарадных характеристик сверхкоротким импульсом // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (КрымиКо2011): материалы 21 Международ. конф. - Севастополь, Украина, 12-16 сентября 2011, Севастополь: Вебер, 2011, т.2, с.873, 874. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10901044B2 (en) Apparatuses and methods for testing electrochemical cells by measuring frequency response
Belega et al. Fast synchrophasor estimation by means of frequency-domain and time-domain algorithms
KR102068028B1 (en) Resistive leakage current detector for metal oxide surge arrester and detection method thereof
Liebhart et al. Passive impedance spectroscopy for monitoring lithium-ion battery cells during vehicle operation
US10564191B2 (en) Test tool for power distribution networks
US9316673B2 (en) Method for determining capacitance of a device
Collin et al. Compensation of current transformers’ nonlinearities by tensor linearization
JPWO2006134994A1 (en) Method for measuring FET characteristics
Argüelles et al. A new method for decaying dc offset removal for digital protective relays
JP2020016520A (en) Battery impedance evaluation device and battery impedance evaluation method
KR20180049590A (en) Apparatus and Method of collecting and Modeling a SOC-OCV data of the secondary battery
Deyst et al. A fast-pulse oscilloscope calibration system
RU2498326C1 (en) Method of measuring voltage-current and voltage-capacitance characteristics (versions)
Oldenburger et al. A new approach to measure the non-linear Butler–Volmer behavior of electrochemical systems in the time domain
Abdul-Malek A new method to extract the resistive component of the metal oxide surge arrester leakage current
CN103823198A (en) Relay protection testing device time measurement accuracy degree detection system and method
Parker et al. Pulse measurements quantify dispersion in PHEMTs
DE102014011397B4 (en) Method of calibrating an electrochemical impedance spectroscopy measuring device and impedance standard
Paulter et al. NIST-NPL interlaboratory pulse measurement comparison
Apostolopoulos et al. Evaluating a Fault Location Algorithm for Active Distribution Systems Utilizing Two-Point Synchronized or Unsynchronized Measurements
Torres et al. A novel measurement technique for DC voltage and current reducing the DMM loading effects
RU2561336C1 (en) Method of measurement of parameters of elements of multielement non-resonant linear two-pole networks
RU2548925C1 (en) Method to measure series resistance of crystal diode base
Li et al. The voltage and time parameter measurement uncertainties of a large damped capacitor divider due to its non-ideal step response
US10200055B2 (en) Glitch characterization in digital-to-analog conversion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160420