Измерение емкостей полупроводниковых приборов

Зарядные емкости p-n-переходов обычно измеряются в режиме, когда на переход подано постоянное обратное смещение.

Существующие методы измерения емкостей p-n-переходов базируются на предположении, что зарядная емкость не зависит от частоты вплоть до частот порядка 100Гц.

Для измерения емкостей p-n-переходов применяют три метода:

1метод замещения в резонансном контуре;

2метод емкостно-омического делителя;

3мостовой метод.

Метод замещения в резонансном контуре осуществляется на основе схемы, представленной на (рис. 11.5 а). На схеме E — генератор напряжения высокой частоты; C_бл — блокировочный конденсатор; L — катушка индуктивности; U_см — напряжение смещения. Перед измерением резонансный контур настраивается в резонанс — критерием настройки служит максимум показаний высокочастотного вольтметра V~. Калибровочный переменный конденсатор C_кал снабжен шкалой, отградуированной в единицах емкости.

Вначале фиксируют положение конденсатора, соответствующее настройке контура в отсутствие объекта измерения. Затем подключают измеряемый прибор, задают необходимый режим по постоянному току, с помощью конденсатора C_кал добиваются резонанса в контуре и фиксируют новое значение емкости по шкале. Разность двух значений показаний шкалы и дает искомую величину емкости. Преимуществом такого метода измерений является простота процедуры измерения.

Метод емкостно-омического делителя показан на схеме (рис. 11.5 б). Основными элементами этой схемы являются генератор напряжения (ГН) высокой частотыE и чувствительный высокочастотный вольтметр V~, подключенный к резистору R. Перед измерением измеритель калибруют с помощью эталонного конденсатора емкостью C_эт, подключаемого к зажимам измерителя. Элементы цепей и рабочая частота выбираются так, чтобы выполнялось условие

(R_ГН + R) << ,

где R_ГН — активное внутреннее сопротивление генератора напряжения; ω — рабочая частота; C_max — максимальное значение измеряемой емкости.

Измеритель имеет линейную шкалу, которая может быть отградуирована непосредственно в пикофарадах с любым удобным множительным коэффициентом.

Погрешности измерения емкости методом емкостно-омического делителя в основном определяются нелинейностью амплитудной характеристики электронного вольтметра и неточностью учета паразитной емкости корпуса измерителя. Типичная предельная погрешность составляет примерно ±10%, но при необходимости ее можно снизить до ±3...5%.

Мостовыми методами производятся измерения емкостей полупроводниковых приборов, как правило, в лабораторных условиях. Измерительные установки, основанные на мостовом методе измерения, являются наиболее универсальными, так как позволяют определить емкость при наличии значительной шунтирующей проводимости или большого последовательного сопротивления. Специальные мостовые измерительные схемы могут иметь очень высокую точность измерения емкости (их погрешность может составлять ±0,1% и меньше).

Общие принципы измерений мостовыми схемами были рассмотрены ранее (см. гл. 4).

Контрольные вопросы

1Как производится проверка исправности диодов с помощью омметра?

2Как производится проверка исправности транзисторов с помощью омметра?

3Какую функцию выполняет генератор тока в схеме измерения прямого напряжения p-n-перехода диодов?

4Чем вызвана необходимость преобразования постоянного тока в переменный при измерении обратного тока переходов транзисторов?

5Какие существуют методы измерения емкости p-n-переходов полупроводниковых приборов?

6Что понимается под термином «статическая помехоустойчивость»?

7Что такое антизвонный диод?

8С какой целью в схему измерения напряжения логической единицы включен генератор напряжения ГН₁?

9Чем отличается методика измерения параметра U_д от методики измерения параметра I_к.з?