.
Изобретение относитс к контроль но-измерительной технике и может быть использовано дл измерени проводимости и емкости полупроводнико вых образов, что необходимо дл контрол и исследовани комплексной проводимости МДП-образцов, барьеров Шоттки, диодов, фотодиодов, транзисторов , приборов с использованием объемных свойств, кроме того, данное устройство может быть использовано дл измерени и контрол любых других электро- и радиотехнических компонентов типа двухполюсников, прёдставимых в виде параллельной схемы замещени (емкость и проводимость).
Известно устройство дл измерени полных проводимостей и добротности нелинейных элементов, содержащее измерительный контур, переключатель , образцовые активную и реактивную проводимость, источник и измеритель напр жени , аналоговый делитель , блок регистрации тетремума, блок дифференцировани , усилительограничитель , элементы НЕ и ИЛИ, RS-триггер, блок управлени , два синхронных демодул тора, блок срав нени , триггер, интегратор логические элементы И 1 .
Недостатком устройства вл етс то, что оно не дает представлени о частотной характеристике измер емого объекта. .
Наиболее близким техническимрешением к изобретению вл етс дл измерени и регистрации C-U 5 и G-U характеристик, который содержит высокочастотный генератор, выход которого соединен с первым выводом полупроводникового образца, второй вывод которого соединен с первым входом первого балансного смесител , выход балансного смесител соединен со входом второго селективного усилител , выход которого сое3 динен со входом первого синхронного детектора, выход которого соединен с регистратором перестраиваемый высокочастотный генератор, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго балансных смесителей и первым входом блока автоматической подстройки частоты, выход последнего соединен со входом перестраиваемого высокочастотного, а выход первого высокочастотного ге нератора соединен с первым входом второго балансного смесител и вторым входом блока автоматической под стройки частоты, выход второго балансного смесител соединен с первым входом второго фазочувствительного детектора и первым входом первого управл емого делител напр жени , выход которого через резистор соединен со входом второго селектив ного усилител и входом третьего синхронного детектора, выход которо го соединен с регистратором, выход второго селективного усилител соединен также со вторым входом фазочувствительного управл емого делите л напр жени , второй идентичный ка нал, содержащий третий низкочастотный , генератор, генератор, первый сумматор, выход которого соединен с первым выводом образца Су, второй вывод которого соединен со входом третьего селективного усилител , четвертый селективный усилитель, четвертый и п тый синхронные детекторы , второй управл емый делитель н пр жени , шестой фазомувствительный детектор, фильтр низких частот, делитель напр жени , источник посто нного напр жени , генератор треуго ного напр жени , второй сумматор. эталонную емкость С,. Введение двух структурно-идентичных каналов позво л ет проводить С-и и G-U измерени одновременно на двух фиксированных частотах Zj. Недостатком известного устройства вл етс то, что оно не позвол ет проводить измерени на произволь но выбранной частоте, а также не позвол ет снимать частотные зависимости емкости и проводимости. Не .возможность автоматической перестро ки на заданный диапазон частот снижает в конечном итоге точность изме рений вследстви е того, что характерные времена некоторых процессов в полупроводниках меньше времени 5 ИЛИ сравнимы со временем ручного измерени и не могут быть зафиксированы с помощью известного устройства . Целью изобретени вл етс расширение частотного диапазона измерений , повышение быстродействи устройства путем автоматической перестройки частот при сохранении точности измерений, и расширение функциональных возможностей прибора. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени комплексной проводимости, содержащее высокочастотный генератор, первый широкополйсный усилитель, выход которого соединен с первым входом первого балансного смесител , подключенного вторым входом к выходу перестраиваемого высокочастотного (ВЧ) генератора , а выходом - ко входу первого селективного усилител , выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора, второй вход второго балансного смесител соединен через перестраиваемый высокочастотный генератор с выходом блока управлени , второй и третий синхронные детекторы, образцовый конденсатор, блок посто нных смещений , фильтр низких частот и регистратор , введены выходной блок, преобразователь частота - напр жение,, RC-фильтр, переключатель пределов, измерительный конденсатор, второй широкопо осный усилитель, второй селективный усилитель, третий балансный смеситель, три усилител посто нного тока, источник опорного напр жени и управл емый фазовращатель , первый вход которого подключен к первому выходу высокочастотного генератора, выход - к первому входу второго балансного смесител , выход которого подключен ко входу фильтра низких частот, соединенного со входом выходного блока, первый выход которого соединен с одним зажимом дл подключени полупроводникового образца,а второй - с регистратором частоты и входом преобразовател частота - напр жение, выход которого соединен с регистратором , при этом выход блока управлени перестраиваемого ВЧ генератора соединен со вторым входом третьего балансного смесител , первый вход которого соединен с выходом второго , широкополосного усилител , вход последнего подключен к среднему вывод измерительного и эталонного конденсаторов , второй вывод которого соединен с первыми выходами выходного блока и блока посто нного смещени , вход второго селективного усилител соединен с выходом третьего балансного смесител , выход - с первым входом второго синхронного детектора , выход которого соединен со входом первого усилител посто нного тока, второй вход которого соединен с источником опорного напр жени , а выход - через RC-фильтр со вторым входом управл емого фазовращател , вход переключател пределов соединен с вторым зажимом дл подключени полупроводникового образца, выход - ко входу первого широкополосного усилител , вход второго усилител посто нного тока подключен к выходу первого синхронного детектора , выход - к регистратору, выход первого селективного усилител соединен с первыми входами третьего синхронного детектора, выход которого через третий усилитель посто нного тока соединен с регистратором , управл ющие входы синхронных детекторов соединены со вторым выходом высокочастотного генератора. На чертеже приведена функциональ на электрическа схема устройства. Устройство содержит высокочастот ный генератор 1, управл емый фазовращатель 2, балансный смеситель 3, фильтр k низких частот, выходной бло 5, блок 6 посто нного смещени , пер страиваемый высокочастотный генерат 7, блок 8 управлени , первый широко . полосный Усилитель 9, первый баланс ный смеситель 10, первый селективный усилитель 11, третий синхронный детектор 12, третий усилитель 13 посто нного тока, первый синхронный детектор 1, второй усилитель 15 по сто нного тока, второй широкополосный усилитель 16, третий балансный смеситель 17, второй селективный усилитель 18, второй синхронный детектор 19, первый усилитель 20 посто нного тока, RC-цепь 21, преобразователь 22 частота - напр жение, полупроводниковый образец 23, переключатель 2k пределов, эталонный кон денсатор 25, измерительный конденсатор 26, Устройство работает следующим образом . Высокочастотный сигнал от высокочастотного генератора 1 с частотой f. поступает через управл емый фазовращатель 2 на вход балансного смесител 3, на второй вход которого поступает высокочастотный сигнал от перестраиваемого высокочастотного генератора, частота которого может мен тьс от f До f. После смешивани в балансном смесителе 3 и прохождени фильтра k низких частот, на входе выходного блока 5 по вл етс сигнал, частота которого может мен тьс от .f4 ДО В выходном блоке 5 происходит стабилизаци сигнала с частотой по амплитуде с точностью лучше С выхода входного блока 5 сигнал поступает на вход преобразовател 22 частота - напр жение, где происходит линейное преобразование частоты в напр жение, которое подаетс на один из входов двухкоординатного самописца. Одновременно на выходе f происходит цифрова индикаци частоты, подаваемой на полупроводниковый об-. разец. Напр жение с частотой с выхода выходного блока 5 поступает на эталонный конденсатор (С) 25с большой добротностью, при этом на измерительном конденсаторе (() 26выдел етс напр жение, пропорциональное току, текущему через эталонный конденсатор ((1) 25, т.е. пропорциональное ( Напр жение, выдел ющеес на измерительном конденсаторе (Сц) 26 поступает на вход широкополосного усилител 17, С выхода широкополосного усилител сигнал с частотой fц-fQ поступает на вход балансного смесител 17, на второй вход которого с перестраиваемого высокочастотного генератора 7 поступает напр жение посто нной амплитуды с частотой , . Сигналы этих частот смешиваютс в балансном смесителе 17 и поступают на вход селективного усилител 18, где происходит выделение частоты f (f . t() Сигнал с частотой f с выхода селективного усилител 18 поступает на вход 6 синхронного детектора 19, на второй вход которого с высокочастотного генератора 1 также подаетс сигнал с, частотой f , Посто нное напр жение с выхода синхронного детектора 19 поступает на усилитель 20 посто нного тока обратной св зи, где сравниваетс с и опорным и, пройд через RC-цепь 21, поступает на вход управл емого фазовращател 2, замыка цепь отрицательной обратной св зи автоподстройки фазы. Отрицательна обратна св зь работает таким образом, что напр жение на выходе синхронного де тектора 19 поддерживаетс равным ну лю, т.е. выполн етс условие 005( 0 или Рд ЛЧШ-0, C-l) где Чд - фаза сигнала с частотой ЛЧН)- изменение фазы сигнала. Одновременна сигнал с частотой f rfg с выхода выходного блока 5 поступает на полупроводниковый образец 23, при этом.на измерительном конденсаторе (Сц) , который выбираетс Переключателем 2h пределов , возникает напр жение, пропорциональное току, текущему через полупроводни )овый образец, т.е. пропорциональное G H-iuUCy. Это напр жение поступает на вход широкополосного усилител 9 с выхода которого сигнал поступает на вход балансного смесител 10, на второй вход,которого поступает сигнал посто нной амплитуды с частотой от перестраиваемого высокочастотного генератора 7. Сигналы этих частот смещиваютс в балансном смесителе 10 и поступают на вход селективного усилител 11, где происходит выделение частоты f//( ti -i R Сигнал с частотой f. с выхода селективного усилител поступает на вход синхронных детекторов 1Z и k Так как на балансные смесители 10 и 17 поступают одинаковые сигналы от перестраиваемого высокочастот ного генератора 7 то переменные на пр жени на входах будут отличатьс на фазовый мнонситель, отражающий разность сдвигов фаз эталонным кон .денсатором 25 (ТС/а) и полупроводник вым образцом 23 (%) . Это означает , что посто нное напр жение на вы ходе синхронного детектора 12 будет пропорционально (1)J , а на выходе синхронного детектора И - пропорционально cos рд+Цу+д р( t , следовательно на выходе синхронного детектора 12 имеем постоенн напр жениеJ пропорциональное G , а на выходе синхронного детектора 1 4 - посто нное напр жение, пропорциональное sin PyrCy. Выделенна активна составл юща комплексной проводимости с выхода синхронного детектора 12 подаетс на усилитель 13 посто нного тока и далее на регистратор . Реактивна составл юща с выхода синхронного детектора 1 t подаетс на усилитель 15 посто нного тока и далее также на регистратор. С выхода блока управлени на вход перестраиваемого высокочастотного генератора поступает пилообразное напр жение, необходимое дл электронной перестройки частоты последнего в диапазоне дл записи G-ce/, СC-uf зависимостей, С выхода блока 6 постЬ нного смещени на полупроводниковый образец 23 поступает посто нное пол ризующее напр жение, которое также может измен тьс пилообразно дл записи соответствующих зависимостей G-U или С-и. В предлагаемом устройстве по сравнению с известным прибором АМП 1531 дл измерени и регистрации C-U и G-U-характеристик имеетс возможность измерени на любой частоте в диапазоне 0, кГц в отличие от двух фиксированных (80 Гц и 1 мГц), возможность частотно-зависимых измерений в автоматическом режиме с временем перестройки по частоте от 10 до 300 с при той же точности измерений; возможность использовани устройства дл исследовательских целей посто нных времени, которые не могут быть зарегистрированы на измерительных устройствах с ручной перестройкой частоты. формула изобретени Устройство дл измерени комплексной проводимости, содержащее высокочастотный генератор, первый широкополосный усилитель, выход которого соединен с первым BXOfioM первого балансного смесител , подключенного вторым входом к выходу перестраиваемого высокочастотного (ВЧ) генератора , а выходом ко входу первого селективного усилител , выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора, второй вход jToporo балансного смесител соединен через перестраиваемый высокомастотный генератор с выходом блока управлени второй и третий синхрон ные детекторы, образцовый конденсатор , блок посто нных смещений, филь низких частот и регистратор, отличающеес тем, что, с це лью расширени частотного диапазона измерений и повышени быстродействи в него введены выходной блок, преобразователь частота - напр жение, RC-фильтр, переключатель пределов, измерительный конденсатор, второй широкополосный усилитель, второй селективный усилитель, третий баланс ный смеситель, три усилител посто нного тока, источник опорного напр жени и управл емый фазовращатель первый вход которого подключен к пер вому выходу высокочастотного генератора , выход - к первому входу второго балансного смесител , выход которого подключен к входу фильтра низких частот, соединенного с входом выходного блока, первый выход которого соединен с одним зажимом дл подключени полупроводникового образца, а второй - с регистратором частоты и входом преобразовател частота - напр жение, выходкоторого соединен с регистратором, при этом выход блока управлени перестраиваемого ВЧ генератора соединен с вторым входом третьего балансного смесител , первый вход которого соединен с выходом второго широкополосного усилител , вход последнего подключей к среднему выводу измерительного и эталонного конденсаторов, второй вывод которого соединен с первыми выходами выходного блока и блока посто нного смещени , вход второго селективного усилител соединен с выходом третьего балансного смесител , выход - с первым входом второго синхронного детектора, выход которого соединен с входом первого усилител посто нного тока,второй вход которого соединен с источником опорного напр жени , а выход - через RC-фильтр - с вторым входом управл емого фазовращател , вход переключател пределов соединен с вторым зажимом дл подключени полупроводникового образца, выход - к входу первого широкополосного усилител , вход второго усилител посто нного тока подключен к выходу первого синхронного детектора, выход - к регистратору , выход первого селективного усилител соединен с первыми входами третьего синхронного детектора, выход которого через третий усилитель посто нного тока соединен с регистратором , управл ющие входы синхронных детекторов соединены с втором выходом высокочастотного генератора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 691781, кл. G 01 R 27/26, 1977. 2. Приборы и системы управлени , 1980, № 1. с. 33-(прототип).