Zapojenie analyzátora prechodovej kapacity

Číslo patentu: 244969

Dátum: 15.11.1987

Autor: Wille Lothar

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka zapojenia analyzátora prechodovej kapacity, vhodného na spektroskopiu hlbokých hladín v tuhých latikach.Na kapacitnú spektroskopiu hlbokých hladín v~ tuhých látkach, obvykle polovodičoch,sa používajú meracie zariadenia, ktoré obsahujú tieto hlavné časti zdroj excitačnej energie, merač kapacity a vyhodnocovanie zariadenie. Zdroj excitačnej energie, napr. prúdových alebo napäťových impulzov, svetla a pod. slúži na periodickú excitáciu vyšetrovaného objektu. Merač kapacity má za úlohu sledovať odozvu na excitáciu, t. j. relaxáciu smerov k rovnovážnemu alebo stacionárnemu stavu. Zmenou teploty vyšetrovaného objektu sa dosiahne zmena relaxačných dôb procesov, ktoré v ňom prebiehajú. Vyh-odnocovacie zariadenie vyberá z odozvy zložky, lktoré majú relaxačnú dobu blízku zvolenej a tým .mení monotonnu teplotná závisłesťma-nemonotónnu a dáva jej spektroskopický charakter. Napätovú alebo prúdov-ú excitáciu vyšetrovaného »objektu zaisťuje jeden alebo viac impulzných generátorov, ktorých výstupy bývajú zložitým spôsobom spojené s meračom kapacity. Pritom je vzájomný vzah excitačných impulzov a meracieho signálu náhodný, čo spôsobuje,že úroveň excitačného impulzu v okamihu,keď sa práve končí, je neurčitá. To sa môže prejavttiírziskanom spektre ako šum. Vyhodnocované zložky kapacitnej odozvy sú často len velmi malou častou celkovej zmeny kapacity vyvolanej excitáciou. Preto sa používajú citlivé merače Ikapacity, ktorých výstup býva excitáciou prebudený. Ako vyhodnocovanie zariadenia sa používajú dvojkanálové vzorkovacie integrátory typu boxcar averager, lock-in zosilňovače alebo zložitejšie korelátory. Pri požadovanej citlivosti sú schopné spracovať len malé vstupné napätie. Totoualebo značne obmedzuje využiteľný Výstupný rozsah merača kapacity alebo vyžaduje jednosmerne od-delit vyhodnocovacie zariadenie. Oddelenie jednosmernej zložky však môže viest k zložitým posunom nulovej úrovne výstupného napätia a len vtedy zaručí, že užitočný signál zostane v požadovaných medziach, ak sa z odozvy merača kapacity vylúči úsek počas excitácie a Zotavovanie po prebudení. Pri použití lock-in zosilñovačvov a niektorých druhov korelátorov je prítomnosť nenulového signálu na vstupe počas excitácie celkom nepripustná. Z týchto dôvod-ov je potrebné počas excltácie skratovať vstup, prípadne výstup merače kapacity alebo odpojovat vstup vyhodnocovacieho zaria-denia a podľa možnosti aj odpojovat z-droj meracieho signálu. Tieto požiadavky obmedzujú činnost známych zariadení. Nemožno nimi sledovat odozvu počas excitácie. Spínanie merača tkapacity, zdroja meracieho signálu, príp. vyhodnocovacieho zariadenia je zložité a môže byť zdrojom rušivých signálov.Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje zapojenie analyzatora prechodo 4vej kapacity podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že generátor vysokofrekvenčného signálu je pripojený na vstup excitačného bl-oku, na referenčný vstup merača kapacity a na vstup riadiaceho bloku a výstup riadiaceho bloku je pripojený na vstup excitačného bloku a na vstup vyhodnocovacieho bloku. Vyhodnocovaci blok je tvorený aspoň dvoma pamätami vzoriek analogového signálu, ktoré sú cez vstupy spojené s riadiacim blokom, pričom výstupy pamätí vzoriek analo-gového signálu sú spojené so vstupmi rozdieloveho zosilňovača. Výstupy pamäti vzoriek analogového signálu sú spojené s analogovo-číslicovým prevodnikom cez vstupy analogového multiplexora.Výhodou vynálezu je, že odstraňuje nutnost spínat zdroj meracieho signálu, vstup alebo výstup merače kapacity prípadne vstup vyhodnocovacieho zariadenia, čím umožňuje zobrazovať a vyhodnocovať kapacitu počas lubov-olnej časti periödy merania s výnimkou nevyhnutnej doby zotavenia merača kapacity po začiatku a po skončení excitačného impulzu. Ďalšou výhodou je možnost volit pre vyhodnocovanie zložitejšie súbory vzoriek z kapacitného prechodového javu a tým ovplyvňovať vlastnosti získaného spektra, napr. selektivitu, citlivosť a pod.je znázornená blokové zapojenie analyzátora prechodovej kapacity, na obr. 2 a obr. 3 sú znázornená príklady blokového zapojenia konkrétnych prevedení analyzátora preohodovej kapacity.Na obr. 1 je výstup vysokofrekvenčného generátora 1 spojený so vstupom a excitačného blolku 2, s referenčným vstupom b lock-in zosilňovače 3, použitého ako .merača kapacity a so vstupom c riadiaceho bloku 4. Na svorky d a e excitačného bloku 2 sa pripojí vyšetrovaný objekt a výstup ľ je spojený s lock-in zosilňovačom 3, na výstup g, kt-orého je pripojený vyhodnocovací blok 5 a v prípade potreby aj osciloskop. Na výstup m vyhodnocovacieho bloku 5 možno pripojiť vhodné záznamové zariadenie. Pritom výstup i riadiaceho bloku 4 je spojený so vstupom j excitačného bloku 2 a so vstupom k vyhodnocovacieho bloku 5. Vzájomnú synchronizáciu analyzátora prechodovej kapacity s externými zariadeniami umožňuje svorka 1 riadiaceho bloku 4, lktorá môže byt vstupom alebo výstupom spúštacich signálov. Na obr. 2 je vyhodnocovaci blok 5 predstavovaný dvojicou pamäti 61, 62 vzoriek analógového signálu, ktorých výstupy sú pripojené na vstupy m, nz diferenciálneho zosilňovača 7. Pamäte B 1, 62 sú s riadiacim blokom 4 spojené cez vstupy kr, k 2. Blok 8 zaistujúci ohrev meraného objektu výhrevným telesom j a blok 9 spojený stermočlánkom T, ktorý slúži na meranie teploty.Obr. 3 znázorňuje iné konkrétne prevede 244959rnie, V ktorom je vyhodnocovací blok 5 rea.lizovaný skupinou pamätí 61, B 2,B vzoriek analógového signálu, Iktorých výstupy sú multiplexorom 1 D pripojené na analógovo-číslicový prevodník 11, ktorého výstup je pripojený na zbernicu mikropočítača 12,na ktorú je V tomto prípade pripojený aj blok 8, zaisťujúci ohrev. Blok 9, umožňujúci meranie teploty je tiež spojený cez multiplexor 10 s analógovo-číslicovým prevodníkom 11. Mikropočítač 12 cez Výstupný port m môže byť spojený s vhodným záznamovým mécliom alebo väčším počítačom.Vo všetkých uvedených príkladoch prevedenia analyzátora prechovdovej kapacity je vysokofrekvenčný signál z generátora 1 vysoko-trekvenčnêho signála súčasne vedený na meraciu vetvu, predstavovanú excitačným blokom 2 a meračom kapacity 3, a na riadiaci blok 4, čo umožňuje odvodit všetlky ovládacie signály na riadenie excitačného bloku 2 a vyhodnocovacieho. bloku 5 z tohoto vysokofrekvenčného signálu a tak dosiahnut definovaný vzájomný vzťah medzi fázou meracieho signálu a začiatkom, resp. koncom excitačných impulzov, okamihom objavenia sa impulzov na spúštanie externých zariadení, ako je okamihom spustenia riadiaceho bloku 4, ak je riadený externýmzariadením. V uvedených príkladoch spôsob riešenia vyhodnocovacieho bloku 5 umožňuje spracovať veľký rozsah vstupných signálov tým, že použité pamäte vzoriek analógového signálu reagujú len na hodnoty napätia v okamihu odobratia vzorky a sú fkonštruované tak, že vhodnými obmedzovacími obvodmi sa chránia pre-d väčšími odchýlkami od priemernej napäťovej úrovne.odobratých vzoriek, a teda pred prebudením. Preto na ich vstupe môžu pôsobiť signály so stredu aj okamžitou hodnotou v širokých medziach. časovo spriemernené vzorky vstupného signálu možno spracovaf S dostatočným diferenciálnym zosilnením. Ako je to znázornená na obr. 3, vyhodnocovací blok môže obsahovat väčší počet kanálov a môže spracovávať lineárne kombinácie napätí .na nich, prip. využívat hodnoty napätia i na jednotlivých pamätiach. Ako to ukazuje príklad na obr. 3, použitie mikropočítača umožňuje riadiť ďalšie funkcie ako napr. ohrev meraného objektu a pod.vynález .môže nájsť uplatnenie v meracej technike, pri konštrukcii a výrobe prístrojov na diagnostilku pol-ovodičových štruktúr v laboratórnych a prevádzkových podmienkach.1. Zapojenie analyzátora prechovdovej kapacity pozostávajúce z excitačného bloku,ku ktorému sa pripája meraný objekt, merača kapacity, pripojcného na výstup excitačněho bloku, z vyhodnocovacieho bloku a z riadiaceho bloku vyznačujúce sa tým, že.generátor 1 vysokofrekvenčného signálu je pripojený na vstup aj excitačného bloku 2, na referenčný vstup (6) merače kapacity 3 a ,na vstup c riadiaceho bloku 4 a výstup i riadiaceho b-loku 4 je pripojený na vstup j excitačného» bloku 2 a na vstup k vyhodnocovacieh-o bloku 5.2. Zapojenie podľa bodu 1 vyznačujúce satým, že vyhodnocovací blok 5 je tvorený aspoň dvoma pamätami 61, 626 vzoriek analogového- signálu, ktoré sú .cez vstupy k 1, k 2,k spojené s riadiacim blokom 4, pričom výstupy pamäti 61, 62,6 vzoriek analógového signálu sú spojené so vstupmi m a nz rozdielového zosilňovače 7, 3. Zapojenie podľa bodu 1 a 2 vyznačujúce sa tým, že výstupy pamätí 61, 62, . . .6 vz-oriek analowgového signálu sú spojené s analógovo-číslicovým prevodnikom 11) cez vstupy pi, pz,p analogového multiplexora 10.

MPK / Značky

MPK: G01R 31/26, G01R 27/26, G01R 27/00

Značky: analyzátora, zapojenie, prechodovej, kapacity

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-244969-zapojenie-analyzatora-prechodovej-kapacity.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojenie analyzátora prechodovej kapacity</a>

Podobne patenty