Глава 2

Примеры реализаций.

2.1 Измеритель Л2-77 [2] - измеритель параметров маломощных транзисторов и диодов

Измеритель Л2-77 предназначен для проверки основных параметров маломощных биполярных транзисторов, диодов и стабилитронов широкой номенклатуры. Обладает автоматическим выбором диапазонов измерения.

Прибор Л2-77 применяется в условиях лабораторий, цехов и ремонтных органов. Имеет широкие пределы измерения параметров, высокую точность измерения, близкую к точности измерения специальной аппаратуры, цифровой отсчет, автоматический выбор диапазонов измерения.Основные технические характеристики прибора Л2-77:

Пределы измерения:

- обратных токов диодов и коллекторов транзисторов: 10 -8 - 10-3 А,

- коэффициента передачи тока транзисторов: 5-2000,

- прямого напряжения диодов: 0,1-5 В,

- напряжения стабилизации стабилитрона: 3-150 В.

Погрешность измерения параметров: ±5 %.

Режимы измерения параметров:

- транзисторов: Iэ =10 мА, Uк =10 В,

- диодов: I пр =5-300 мА, U обр =10-400 В.

Потребляемая мощность: 25 В*А.

2.2 Измеритель Л2-78 [3]- измеритель параметров полевых маломощных транзисторов.

Проверка маломощных полевых транзисторов. Измеритель параметров Л2-78 предназначен для проверки основных статических параметров маломощных полевых транзисторов с целью определения их исправности и пригодности для использования в различной аппаратуре. Измеритель Л2-78 применяется в условиях лабораторий, цехов и ремонтных органов. Обеспечивает широкий диапазон измерения параметров, высокую точность измерения, близкую к точности измерения параметров полупроводниковых приборов специальной аппаратурой, простоту и удобство эксплуатации. Основные технические характеристики прибора Л2-78:

Пределы измерения:

- крутизны характеристики: 0,1-100 мСм.

- порогового напряжения (напряжения отсечки): 0,1-30 В,

- тока стока: 0,1-100 мА,

- тока утечки затвора: 0,3*10-12 - 10-3 А,

- тока утечки стока: 3*10 -10 - 10-3 А.

Погрешность измерения крутизны характеристики: ±8%.

Пределы установки:

- напряжения: 0,1-30 В,

- тока: 5*10-6 - 5*10-2 А.

Потребляемая мощность: 80 В*А.

2.3 Измеритель Л2-80 [4]- измеритель параметров полевых транзисторов.

Измеритель Л2-80 предназначен для проверки статических параметров полевых транзисторов. Применяется прибор Л2-80 при входном и выходном контроле в условиях цехов при лабораторных исследованиях. Основные технические характеристики прибора Л2-80:

Пределы измерения:

- порогового напряжения (напряжения отсечки): 0,1-30 В,

- тока утечки затвора: 0,3*10 -12 - 10-5 А,

- тока стока и остаточного тока стока: 0,3*10-9 - 10 -1 А,

- импульсного тока стока: 0,1-30 А,

- крутизны характеристики: 0,1-3000 мСм,

- сопротивления сток - исток открытого транзистора: 0,3-1000 Ом.

Потребляемая мощность: 250 В*А .

Цены на приборы этого семейства колеблются от 4000 до 26000 рублей [11].

2.4 National Instruments [5].

К современным средствам измерения характеристик и параметров полупроводниковых приборов относятся системы сопряженные с ПК. Создание измерительных систем на базе ПК (измерительных приборов, измерительных комплексов, автоматизированных систем сбора и обработки данных) связано с решением широкого круга задач, включающих разработку:

• конфигурации (архитектуры) системы;

• аппаратного обеспечения – устройства сбора данных и его программного обеспечения (драйверов);

• алгоритмов измерения, соответствующих реализуемым измерительным функциям, и их отладку (моделирование);

• измерительного программного обеспечения;

• виртуальных лицевых панелей управления и отображения;

• сопряжения аппаратного и программного обеспечения;

• сетевого программного обеспечения при создании систем с удаленным доступом.

С учетом сложности и трудоемкости этих задач корпорацией NI (США) были разработаны технологии их комплексного и эффективного решения, получившие название компьютерных измерительных технологий NI. Технологии NI охватывают вопросы разработки аппаратного, алгоритмического и программного обеспечения измерительных систем на базе ПК, а также автоматизации их проектирования [http://www.ni.com/].

Технологией NI унифицированы и стандартизированы архитектуры измерительных систем на базе ПК. Это системы, использующие модульные УСД, одноплатные УСД, одноплатные модульные приборы и автономные PXI-системы [5].

Рис. 10. Внешний вид некоторых устройств и модулей NI: а – шасси PXI; б – модули PXI; в – платы сбора данных серии «М»

Принципиальным отличием и преимуществом технологии NI является наличие созданной корпорацией среды графического программирования виртуальных инструментов LabVIEW, обеспечивающей автоматизацию проектирования измерительных систем на базе ПК. Система LabVIEW отвечает принципу «программирование без программирования» и доступна для освоения и самостоятельного применения разработчиками измерительных систем. Программирование в LabVIEW осуществляется на уровне блок-диаграмм и виртуальных лицевых панелей приборов.

2.5 Система АЛП УД на базе АПК «Электроника».

В состав системы АЛП УД «Электроника» входят:

• АПК УД «Электроника»;

• комплекс математических моделей;

• интерактивное электронное техническое руководство;

• методическое обеспечение;

• электронная тестовая система с банком тестовых заданий.

Общий вид разработанного региональным инновационным центром «Центр технологий National Instruments» при ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» [http://sfu-kras.ru/studies/sdo/ni] АПК УД «Электроника» приведен на рис. 11.

Рис. 11. Общий вид конструкции лабораторного макета АПК УД «Электроника».

В АПК УД «Электроника» в качестве лабораторного макета выступает набор объектных модулей (ОМ): «Диод», «Стабилитрон», «Биполярный транзистор», «Полевой транзистор». При этом для расширения исследовательских возможностей ОМ в их состав включены: два комплекта по четыре однотипных кремневых и германиевых диода (в ОМ «Диод»); две группы по четыре однотипных стабилитрона (в ОМ «Стабилитрон»); четыре однотипных транзистора n–p–n-типа и четыре однотипных транзистора p–n–p-типа (в ОМ «Биполярный транзистор»); четыре однотипных полевых транзистора с изолированным затвором и каналом n-типа и четыре однотипных транзистора с p–n-переходом и каналом p-типа (в ОМ «Полевой транзистор»).

При исследовании биполярного транзистора измеряются семейства статических входных и выходных ВАХ и динамические входная и выходная ВАХ в схемах с общим эмиттером и общей базой, статические ВАХ группы однотипных биполярных транзисторов для оценки их технологического разброса. Исследование работы биполярного транзистора осуществляется в схеме усилительного каскада с общим эмиттером при гармоническом входном воздействии различной частоты и амплитуды и различных положениях исходной рабочей точки, задаваемых пользователем на измеренных динамических ВАХ биполярного транзистора. На динамических ВАХ отображаются и мгновенные значения его токов и напряжений, обусловленные входным сигналом. Их зависимости от времени выводятся на экран четырехканального запоминающего осциллографа. При исследовании биполярного транзистора на переменном токе предусмотрен режим анимации с виртуально изменяемой нагрузкой по постоянному и переменному токам [5].

2.6 Измеритель параметров полупроводниковых приборов ИППП-1 [6].

Данный прибор имеет следующие преимущества:

● Измерение параметров полупроводниковых приборов (ППП) и контроль тест-структур) на пластинах в процессе их производства, анализ брака.

● Синхронизация измерений с другими, используемыми в испытаниях ,измерительными устройствами.

● Ограничение тока и напряжения на измеряемом объекте по установленному порогу.

● Курсорные измерения.

● Представление ВАХ в виде графиков и таблиц на экране персонального компъютера (ПК).

● Вычисление расчётных параметров ППП и их функциональных зависимостей по результатам измерений.

● Документирование и передача результатов измерений параметров ППП в электронном виде по локальной сети предприятия.

● Формирование отчёта о полученных результатах.

● Создание баз данных стандартных тестов по изделиям.

● Работа с анализатором не требует специальных знаний в области программирования.

Рис. 12. Измеритель параметров полупроводниковых приборов ИППП-1

Измеритель параметров полупроводниковых приборов ИППП-1 предназначен для контроля и исследований вольтамперных характеристик (ВАХ) электронных компонентов, путём их визуального наблюдения на экране ПК в виде графиков или таблиц, расчёта на их основе стандартных параметров исследуемого объекта и отображения функциональных зависимостей этих параметров, запоминания и документирования результатов измерений.

Измеритель ИППП-1 позволяет осуществлять межоперационный контроль тестовых структур на пластинах в условиях производства и проводить детальное изучение интересующих оператора участков ВАХ (до 1000 измеряемых точек на участок) при анализе брака или разработке новых изделий или технологий.

Измеритель ИППП-1 содержит 4 измерительных канала, каждый из которых выполняет функции источника тока или напряжения и измерителя напряжения или тока, соответственно, и управляющего пакета программного обеспечения, функционирующего в среде Windows 98 на базе внешнего персонального компьютера, классом не ниже Pentium 3 [6].