Основы метода измерений вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов в автоматизированной обучающей системе | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 февраля, печатный экземпляр отправим 4 марта.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Метальников А. М., Карпанин О. В., Чайкин М. С. Основы метода измерений вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов в автоматизированной обучающей системе // Молодой ученый. — 2019. — №49. — С. 184-187. — URL https://moluch.ru/archive/287/64765/ (дата обращения: 18.02.2020).



В статье приводится обобщенная структурная схема измерителя вольт-амперных характеристик автоматизированной обучающей системы. Представляются реализуемые схемы измерения на примере биполярного транзистора, а также решения по релейной коммутации схем измерений и образцов.

Ключевые слова: измерения, вольт-амперные характеристики, полупроводниковые приборы, автоматизированная обучающая система.

Для практической реализации идей и подходов, положенных в основу построения автоматизированной обучающей системы (АОС), выбран проект АОС для исследований свойств и характеристик полупроводниковых приборов и структур [1]. С учетом охвата более широкого круга тем обучения аппаратное обеспечение такой системы должно позволять проводить измерения основных характеристик полупроводниковых приборов как можно более широкого набора типов. В первую очередь это, конечно, вольтамперные характеристики (ВАХ) двухполюсников и трехполюсников [2]. Преобразователи, входящие в состав аппаратного обеспечения измерительной части АОС, должны включать управляемые источники напряжения и тока для формирования воздействия на объект исследований и преобразователи сигналов отклика на заданное воздействие. Для аналого-цифрового преобразования сигналов должны использоваться аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи, обеспечивающие требуемую точность преобразования. Для сопряжения автоматизированных средств измерений с персональным компьютером (ПК) целесообразно использовать USB интерфейс, позволяющий установить АОС практически на любом ПК.

Обобщенная структурная схема измерителя ВАХ полупроводниковых приборов, поясняющая принцип измерений, положенный в основу разработки аппаратной части АОС представлена на рисунке 1.

Безымянныйfd

Рис. 1. Обобщенная структурная схема измерителя ВАХ

Объект измерений (ОИ) представляет собой находящийся в термокамере двухполюсник или трехполюсник. Источник напряжения (ИН) предназначен для подачи напряжения на электроды двухполюсников и электроды трехполюсников, соответствующие коллектору и эмиттеру биполярных транзисторов, стоку и истоку полевых транзисторов. Источник напряжения/тока (ИН/Т) формирует управляющее напряжение или ток для измерений ВАХ трехполюсников в зависимости от того, какой управляющий сигнал требуется. Для измерений ВАХ двухполюсников ИН/Т не используется. Преобразователь ток-напряжение (ПТН) является устройством с нулевым входным сопротивлением и предназначен для преобразования тока, протекающего через ОИ, в пропорциональное напряжение. Контроллер (К) — это микропроцессорный модуль с набором преобразователей аналогового и цифрового ввода/вывода. Источники и преобразователь ток-напряжение являются программируемыми и управляемыми от контроллера устройствами. Для упрощения структурной схемы на ней не показаны цифровые и аналоговые сигналы управления этими устройствами от контроллера. На схеме представлены только связи, поясняющие то, что в контроллер поступает информация о напряжении на приборе и его управляющем электроде, а также информация о протекающем через него токе. Для управления измерениями и обработки измерительных данных используется ПК, который подключается к контроллеру через интерфейс USB.

На рисунках 2, 3 представлены схемы измерений различных ВАХ на примере биполярного транзистора, которые позволяет реализовать представленная структурная схема.

Безымянныйfd

Рис. 2. Измерение входных и выходных ВАХ биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

Аналогично реализуется измерение входных и выходных ВАХ биполярного транзистора в схеме с общей базой.

Безымянныйfd

Рис. 3. Измерение ВАХ эмиттерного перехода биполярного транзистора

Таким же образом реализуется измерение ВАХ коллекторного перехода биполярного транзистора.

Подключение исследуемого прибора в измерительную цепь по требуемой схеме осуществляется с помощью программно управляемой релейной коммутации (рисунок 4).

Безымянныйfd

Рис. 4. Релейная коммутация схемы измерений ВАХ

Для автоматического подключения в измерительную цепь различных образцов исследуемых полупроводниковых приборов используется также программно управляемая релейная коммутация (рисунок 5). Это позволяет одновременно измерять ВАХ различных образцов, находящихся в термокамере при высокой температуре.

Безымянныйfd

Рис. 5. Релейная коммутация исследуемых образцов

Представленный метод измерений ВАХ обладает высокой универсальностью. Реализация автоматизированного исследования набора разнообразных полупроводниковых приборов делает разрабатываемый проект в рамках АОС перспективным на рынке учебного оборудования.

Литература:

  1. Волчихин В. И., Медведев С. П., Вареник Ю. А., Метальников А. М., Карпанин О. В., Печерская Р. М. Полупроводниковые структуры и приборы (Автоматизированный лабораторный практикум): Учеб. пособие под ред. д-ра техн. наук, проф. Р. М. Печерской. Пенза, Изд-во ПГУ 2013 г. — 198 с.
  2. Глинченко А. С., Егоров Н. М., Комаров В. А., Сарафанов А. В. Исследование параметров и характеристик полупроводниковых приборов с применением интернет-технологий: учебное пособие. — М.: ДМК Пресс, 2008. — 352 с.
Основные термины (генерируются автоматически): биполярный транзистор, ВАХ, USB, измерение ВАХ, обобщенная структурная схема, автоматизированная обучающая система, измеритель ВАХ, измерительная цепь, управляемая релейная коммутация, аппаратное обеспечение.


Похожие статьи

Модель измерения заряда переключения МОП-транзистора

Статья посвящена разработке модели измерения заряда переключения МОП-транзисторов, с дальнейшим

Современный рынок электроники — это сложнейшая система взаимоотношений производителей и

Рис. 2. Схема измерения заряда переключения полевого транзистора.

Теоретический анализ полупроводниковых резистивных цепей

ВАХ диода можно получить экспериментально или по справочным данным для данного

ВАХ прямого тока полупроводникового диода можно описать функцией вида (рис.1). Здесь, а

С помощью управляющего тока можно управлять моментом включения тиристора.

Разработка устройства, получающего вольтамперные...

В данной статье предложена разработка устройства для получения вольтамперных характеристик (ВАХ) МДП-транзистора с выводом данных на компьютер со следующими характеристиками: напряжение на

На рис. 1. представлена структурная схема устройства.

Объемные FinFET-транзисторы: конструирование на 14 нм узле...

В сравнении с традиционным двумерным MOSFET-транзистором (МДП-транзистор основанный на эффекте поля, далее — MOSFET), FinFET-транзистор (полевой транзистор с вертикальным каналом, напоминающим по форме рыбий плавник(fin), далее — FinFET)...

О нелинейности вольт-амперных характеристик хеморезисторных...

Рассмотрим характерные ВАХ для чувствительных элементов сенсоров в зависимости от

Последний рассматриваемый фактор, вносящий вклад в нелинейность ВАХ — это движение

16. Аверин И. А. Управляемый синтез гетерогенных систем: технология и свойства...

Универсальная программно-аппаратная платформа...

Универсальная программно-аппаратная платформа автоматизированной обучающей системы на новых принципах построения.

Обобщенная структурная схема аппаратной части АОС представлена на рис. 1. Это структура простой автоматизированной...

Разработка системы измерения сопротивления | Молодой ученый

В данной статье рассматривается МП-система измерения сопротивления. Данная система способна проводить измерение сопротивлений в диапазоне от 1 Ом до 1 кОм с точностью 1 %. Основой системы является 8-разрядный АЦП К1107ПВ2.

Исследование лабораторного стенда National Instruments ELVIS II+

На графических индикаторах ‘Входная ВАХ’ и ‘Выходные ВАХ’ на лицевой панели виртуального прибора будут построены соответствующие

Для удобства и повышения точности измерений масштаб вертикальной оси графиков может быть изменён с помощью цифровых элементов...

Передающее устройство цифровой телеизмерительной системы

В работе рассмотрена обобщенная схема передающего устройства цифровой телеизмерительной системы, были исследованы цифровые телеизмерительные системы. Также, была подробно изучена структурная схема передающего устройства и рассчитаны его...

Похожие статьи

Модель измерения заряда переключения МОП-транзистора

Статья посвящена разработке модели измерения заряда переключения МОП-транзисторов, с дальнейшим

Современный рынок электроники — это сложнейшая система взаимоотношений производителей и

Рис. 2. Схема измерения заряда переключения полевого транзистора.

Теоретический анализ полупроводниковых резистивных цепей

ВАХ диода можно получить экспериментально или по справочным данным для данного

ВАХ прямого тока полупроводникового диода можно описать функцией вида (рис.1). Здесь, а

С помощью управляющего тока можно управлять моментом включения тиристора.

Разработка устройства, получающего вольтамперные...

В данной статье предложена разработка устройства для получения вольтамперных характеристик (ВАХ) МДП-транзистора с выводом данных на компьютер со следующими характеристиками: напряжение на

На рис. 1. представлена структурная схема устройства.

Объемные FinFET-транзисторы: конструирование на 14 нм узле...

В сравнении с традиционным двумерным MOSFET-транзистором (МДП-транзистор основанный на эффекте поля, далее — MOSFET), FinFET-транзистор (полевой транзистор с вертикальным каналом, напоминающим по форме рыбий плавник(fin), далее — FinFET)...

О нелинейности вольт-амперных характеристик хеморезисторных...

Рассмотрим характерные ВАХ для чувствительных элементов сенсоров в зависимости от

Последний рассматриваемый фактор, вносящий вклад в нелинейность ВАХ — это движение

16. Аверин И. А. Управляемый синтез гетерогенных систем: технология и свойства...

Универсальная программно-аппаратная платформа...

Универсальная программно-аппаратная платформа автоматизированной обучающей системы на новых принципах построения.

Обобщенная структурная схема аппаратной части АОС представлена на рис. 1. Это структура простой автоматизированной...

Разработка системы измерения сопротивления | Молодой ученый

В данной статье рассматривается МП-система измерения сопротивления. Данная система способна проводить измерение сопротивлений в диапазоне от 1 Ом до 1 кОм с точностью 1 %. Основой системы является 8-разрядный АЦП К1107ПВ2.

Исследование лабораторного стенда National Instruments ELVIS II+

На графических индикаторах ‘Входная ВАХ’ и ‘Выходные ВАХ’ на лицевой панели виртуального прибора будут построены соответствующие

Для удобства и повышения точности измерений масштаб вертикальной оси графиков может быть изменён с помощью цифровых элементов...

Передающее устройство цифровой телеизмерительной системы

В работе рассмотрена обобщенная схема передающего устройства цифровой телеизмерительной системы, были исследованы цифровые телеизмерительные системы. Также, была подробно изучена структурная схема передающего устройства и рассчитаны его...

Задать вопрос