Устройство для измерения емкости, зашунтированной проводимостью

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электротехнике, электронике, физике твердого тела, материаловедении. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения погрешности , обусловленной наличием шунтирующей проводимости, путем компенсации проводимости измеряемого объекта проводимостью противоположного знака. Устройство содержит высокочастотный мост 1, разделительную емкость 2, измерительный блок 5, элемент 6 развязки по частоте, источник 7 смещения, элемент 8 с регулируемой по знаку и величине дифференциальной проводимостью, разделительную емкость 9 второй источник 10 смещения, второй элемент 11 развязки по частоте моста, измерительный блок 12. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 27/26.

ГОСХДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4399699/21 (22) 29.03.88 (46) 23.03.91. Бюл. М 11 (72) Ю.Ю. Вайткус, М.А. Лякас и P.Â. Пранайтис (53) 621.317(088.8) (56) Диоды полупроводниковые. Методы измерения емкости ГОСТ 18986. 4 — 73, Раздел

3, черт..2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕМКОСТИ, ЗАШУНТИРОВАН НОЙ.П РОВОДИМОСТЬЮ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электротехнике, электронике,,, Ы„„1636797 А1 физике твердого тела, материаловедении.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет уменьшения погрешности, обусловленной наличием шунтирующей проводимости, путем компенсации проводимости измеряемого объекта проводимостью противоположного знака. Устройство содержит высокочастотный мост 1, разделительную емкость 2, измерительный блок 5, элемент 6 развязки по частоте, источник 7 смещения, элемент 8 с регулируемой по знаку и величине дифференциальной проводимостью. разделительную емкость 9; второй источник 10 смещения, второй элемент 11 развязки по частоте моста, измерительный. блок 12. 4 ил.

1636797

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электротехнике, электронике, физике твердого тела и материаловедении, Цель изобретения — повышение точ- 5 ности измерений за счет уменьшения погрешности, обусловленной наличием шунтирующей проводимости, путем компенсации проводимости измеряемого объекта проводимостью противоположного 10 знака.

На фиг, 1 приведена блок-схеМа устройства; на фиг,2 — схема включения низкоомного измеряемого объекта и элемента с регулируемой дифференциальной 15 проводимостью (ДП), управляемого напряжением; на фиг,3 — зависимости дифференциальной проводимости (кривая 1), эквивалентной дифференциальной проводимости 6ээкэ (кривая II) и емкости (кри- 20

BBsI Ill) и эквивалентной емкости Сээкэ (кривая И) от напряжения для элемента с регулируемой дифференциальной проводимостью (тунельного диода 3И202И) соответственно, 25

Устройство содержит высокочастотный мост 1, включенные через разделительную емкость 2 в одно из плеч моста контакты 3 для подключения измеряемого объекта 4, к которым присоединены измерительный 30 блок 5 и через элемент 6 развязки по частоте моста источник 7 смещения. Кроме того, устройство содержит элемент 8 с регулируемой по знаку и величине дифференциальной проводимостью, подключенный через 35 разделительную емкость 9 к присоединительным контактам 3, последовательно соединенные второй источник 10 смещения, второй элемент 11 развязки по частоте моста и второй измерительный блок 12, подклю- 40 ченные к элементу 8.

Анализ эквивалентной схемы подключения нйзкоомного емкостного обьекта и элемента с регулируемой ДП, управляемого напряжением (фиг.2), приводит к следую- 45 щим выражениям для эквивалентных значений измеряемой емкости С .,экэ и проводимости G,экэ.

С,экэ Сх+ С + С

1 + >э.экв оРС

1+

<< (Ср2 + Сэ.экв) 55 г (2)

6э.экв + г Р (Сэ.экв + Ср2) где Ср2 — вторая разделительная емкость;

Сэ,экэ эквивалентаня емкость элемента (ДП) при установленном напряжении смещения; бэ,экв — эквивалентная дифференциальная проводимость элемента (ДП) при установленном напряжении смещения.

Для элемента с регулируемой ДП, управляемого напряжением, значения.Сэ,экэ и

G3,экэ определяются выражениями

Сэ,экв, (3) (1 + яэ Сэ — иР Q Сэ) + аР (бэ аэ + Вэ Сэ)2 бэ,экв1 + нэ э + Го Вэ Сэ г (4) (1 + йэ аэ -йР (.э Сэ) + СО (э аэ + Рэ Cg) где 6э — эквивалентная дифференциальная проводимость элемента (ДП); в — круговая частота;

R3 — паразитное сопротивление элемента (ДП);

Ь вЂ” паразитная индуктивность элемента (ДП);

Сэ — эквивалентная емкость элемента (ДП).

Анализ выражения (2) показывает, что наиболее широкий диапазон компенсации проводимости 6х при заданных параметрах элемента с регулируемой дифференциальной проводимостью достигается при соблюдении следующих условий:

Ср2 » Сэ,экв, Ср2 », . (5)

I 6э,экв l

При этом, как следует из (1), точность измерения емкости тем выше, чем лучше выполняется условие

62

С,> ээкв (6)

Г 1 С-э,экв

Устройство работает следующим образом, После подключения измеряемого обьекта 4 к присоединительным контактам 3 высокочастотного моста 1 и установления на нем заданного напряжения смещения по измерительному блоку 5 от источника 7 через элемент 6 развязки, определяются некоторые значения емкости и проводимости.

Величина напряжения смещения, поступающего от источника 10 через элемент 11 развязки на элемент 8 с изменяемой ДП, регулируется до получения наиболее полной компенсации проводимости измеряемого обьекта 4, при этом фиксиру1отся показания моста 1 и измерительного блока

1636797 (7) Фиг.2.

12. По показанию измерительного блока 12 в соответствии с фиг,З, 4 определяются эквивалентные значения дифференциальной проводимости 6э,экв и емкости Сэ.экв элемента 8, а значенИе емкости измеряемого объекта 4 определяется по формуле

Ср2 Сэ,экв

Сх = Сф,экв р2 э,экв

1+ Ь 1+

Й (Ср2 + Сэ.экв)

Использование предлагаемого устройства для измерения емкостей, зашунтированных проводимостью, открывает возможности для проведения физических исследований ряда емкостных объектов (р— п-переходов, барьеров Шоттки при положительных напряжениях смещения, ТД и др.), практически ранее недоступных исследований иэ-за их повышенной проводимости, 0,16

0,1у

012

0.1

0.06

0,06

0,00

002

0,02 оли

D.06

0,08

О,l

О. 12

О.В например определения параметров полупроводниковых материалов методами емкостной спектроскопии и др.

5 Формула изобретения

Устройство для измерения емкости, зашунтирован ной проводимостью, содержащее высокочастотный мост, включенные

10 через разделительную емкость в одно из плеч моста контакты для подключения измеряемого объекта, к которым присоединены измерительный блок и, через элемент развязки по частоте моста, источник смещения, 15 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит подключенный к контактам через вторую разделйтельную емкость элемент с регулируемой дифференциальной проводимостью, к кото20 рому присоединены второй. измерительный блок и через второй элемент развязки по частоте моста второй источник смещения.

1636797

Составитель Ю. Богданов

Техред М,Моргентал Корректор M. Демчик

Редактор А. Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1р1

Заказ 814 Типаж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5