К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 170
Текст из файла (страница 170)
5.4.2 приведены соотношения менду Т-, с- и «-параметрами любоэо четырехполюсника. На рис. 5.4.20 показаны схема лодключения транзистора как чегырехлолюсника и положительные направления токов и напряжении. В измерительных устройствах транзисторы могут вюпочаться но схемам с общей базой; общим эмипером или общим коллектором. Измерив систему параметров д!ш одной такой схемы, можно вычислить систему параметров для любой другой схемы включения. Соотношения между системами параметров для различных схем включения транзисторов приведены в табл.
5.4.3. Рне. 5.4.2В. Схема аедазмчеала трававеезре вак чеззерех!нщамалаа 5.4.3. Севиюшеюи между сиетемющ ввраметрев ври различиях схемах включения трвизиетерзв Пресбразаваннаа снсгема дараметрса Исхсдназ система пщзйммгнм Общнй хевхеатср «ПБ + Уггв + х21Б + «22В Общей зматгер «ПБ+ «!2Б + «21В + «22Б «ПБ Общая база -«'пв - «мв «22Б «2!В «ПВ «12Б «21Б «22Б «пэ+ у!гэ + + юг!э + уггэ «пэ «пэ -«пэ- «Ъэ -уггэ - «ъэ -«!пэ - у!гэ -«пэ - «жэ Общий змнпер гг!э «22Э «ПЭ+ «!2Э+ + «пэ+ упэ «2ж «'пк «пк «2!к «пк -«!ж- «пк угж -«пк «гж -«пк - «мк Общий коллектор «мк «Пк + «12К + + «21К+ «22К «пк+ г!ж+ + «71К+ «22К «пв «\ 1Б «1 1Б 1 - «12Б + «21В + А«Б «12Б + «21Б + А«Б «12Б + Аг!Б Общая база «!2Б 1 - «12Б 4 «21Б + А«Б -«ггв — А«Б «12Б + «21Б + А«Б 1+ «12Б «21Б «12Б + «21Б + А«Б 1 "«12Б + «2!Б + А«Б «12Б + «21Б + А«Б 1-«12Б + «21Б + А«Б !Бзк дн ОснОВные метОды измеРения диФФеренпидг«ьных пАРАметРОВ 545 Глава 5.4.
ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ Продолжение табл. 5.4. 3 Г ! ! ! ! ! ! рриэ з На высоких ВЧ- и сверхвысоких СВЧ- частотах большинство параметров зависят от частоты и представлюот собой комплексные числа, что обозначается точкой над соответствующим символом параметра (л, У, Я). Но СВЧ-параметры транзистора принято описывать с помощью Б-параметров. Сисгема 8-параметров очень удобна для разработчиков СВЧ-аппаратуры, тазг как позволвст определить непосредсшенные связи между входными и выходными сопротивлеюшмн (Вгг, В;и) и коэффициент усиления по мощности (Огг) при изыстном волновом сопротивлении лв. На рис. 5.4.21 представлена схема измерения дифференциального сопротивления стабилитрона г, которое. относится к Б параметра диода. Генератор посюянного тока 22) обеспечивает через стабвлитрон ток заданной сильв измеряемой амперметром.
От генератора ТTТ через кошгенсатор С подается переменный ток, амплитуда которого должна быль намного меньше аюшитуды тока, протекающего через стабилитрон. Переменное напряжение измерястея вольтметром ЭВ, шляпа которого проградуирована в омах. При калибровке генератор высокочастотного тока ГТт и вольтметр ЭВ подюпочаются переключателем ог к калибРовочномУ сопРотивлению пксл.
Калибровка проводится регулированием амплитуды переменного тоха. Чтобы обеопечить точность измерений порядка 5 %, погрешность Я не догпкна превышать 0,5 %, а нелинейносп амплитудной характеристики вольтметра должна быль не более 2 %. Выходные сопротивления П"~, (гт и ЭВ должны быть менее 200 г т, ще гогсопротивление стабилитрона. Рлс. 5.4.21. Сшзю взысрслвл дл$$ерсанвалсаеге селретвллслал стабвлвтреие Грь Грг - юиерагоры посголшюго и переменного тока соответственно; ЭВ - электронный вольтысгр с измерительным услллтслсы, шкала которого гралувроиоы в омах; оз — лереюлочатсль; РВслс - измеряемый диод; Д - калибровочный резистор Схемы измерения )Г-параметров полупроводниковых приборов показаны на рис. 5.4.22.
При измерении йыб используется режим короткого эамыкаюш цепи коллекгорбаза по переменному току (рис. 5.4.22, а). Измеряемый параметр является входным сопротивлением транзистора. В схеме на рис. 5.4.22, 6 транзистор вхлючен по схеме с общей базой по постоянному и с общим коллектором по переменному току. В цепи базы имеется токосьемное сопротивление Вб. Цепь коллекгор - база работает в режиме короткого замыкания. Показания вольтметра пропорциональны амплитуде тока базы 1б = 1Г + 12. с учстОМ ТОТО, что "2гб = 12/1гз 1+ !Вггб! = 10/1Г. (5.4.7) ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНДИАПБНЫХ ПАРАМЕТРОВ 547 Рве, ЗЛ.22.
Схеюи взяеревва В аазаяетееа туаазастеуее: а - йне', б - йне, в - Ьпе; г - Апз, 'ЗГ -звуковсв пзирагсв Устройсшо дая измерения кзлибруется так, побы непосредственно по шкале можно бьшо отсчитывать значения 1 + Ьыб. Калибровка заключается в подборе амплитуды и чувствительности вольтметра таким образом, чтобы макоимальное показание вольтметра басю численно равно отношению т1 / йа.
Масштаб шкалы для параметра 1 + Лтгб выбирают в пределах 0 - 0,1; 0 - 0,03; 0 - 0,01. Шкалу можно проградуировать и непосредственно в значениях Ь21б. Опшчие параметра йтш от единицы имеет определенный Физический омысл: оно отражает уровень поверхностной и объемной рекомбинации носителей в базе н характер инжекции змнтгера. Для измерений параметров лгтб и лкву используются схемы, показанные на рис. 5.4.22, е, г. В первом случае при замерах нспользуеюя режим холостого хода на входе транзистора (рис. 5.4.22, е). В соответствии с Формулой (5.4.7) параметр )ггтб равен соотношению амплитуд напряжения зьаптер - база и коллектор - баж Глава 5.4.
ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКŠ— 1 ) ФЛ Рве. 5.4.23. Схема вввермвю аарамегрэв ва ввневвх в сверхвысевмх частетах (а) в швфвв расарэвваеввв ваарвивввв влазь азмервтеаымя аавмв (Е): Г- генератор; ЮХ- взмервгеаьива завив; И)мв - измеРяемый лвов вэгрузхв; Н- ннлвкэюр К цепи коллектор - база подключен генератор переменного нвпрюкения Ш, внутреннее сопротивление которого Й должно быль в 100 раз меньше выходного сопротивлениа тРанзистоРа Т/)Гх)бэви; иапРЯжение Ц, численно равное йгщ, измеряется электронным вольтметром ЭВ.
Для прямого отсчета йгш схему калибруют. Необходимые условия измерения: йэ > 200 Д110; Яц > 100 йгш. Параметр Дг)б (выходнэя проводимосп, транзистора) измеряется в режиме холостого хода устройством, схема которого приведена на рис. 5.4.22, г. Величина Дхю равна отношению вэпюппуд выходного тока и напряженна коллектор - база: Методика измерения такая же, как измерения Л210. В случае с распределенными параметрами (на СВЧ) основными измеряемыми величинами являются параметры, харакиризующие режим в линии передачи, а также сопротивление нюруши. Эти параметры можно найти, определив распределение поля вдоль линии передачи.
Наиболее раснрострвненным и универсальным средством, предназначенным для этой цели, яюшется измерзпельная линия. Принцип работы измерительной коакснгльной линии основан на том, что лрн введении в нее ВЧ-сигнала и подключении измеряемого прибора в качестве нагрузки наблюдаются режимы бегущих и стоячих ишн напряженна. Перемещая зонд вдоль длины линии, можно получить распределение амплитуды поля в том же направлении (рио. 5.4.23, а, р). Так измеряется коэффициент стоячей волны напряженна (КСВН) )~ гг= (Г /~4ы тле (Глмх и Ц„;в - соответственно максимальное и минимальное значения амплитуд напряжения щголь линни. При измерениях дифференциальных параметров на высоких и сверхвысоких частотах для соединения контролируемого прибора с измерительной схемой используются специальные контактные приспособления, имеющие низкие потери и мааме паразитные емкости н индуктивности.
Причиной шгохой воспроизводимости результатов измерений часто бывает неопределенность местоположения ко итаки мелду электродами прибора и контактного устройства измерителя. Хорошую вослроизводнмость, низкий КСВН (не более 1,08) и возможность производить измерения независимо от габаритных размеров прибора позволяет осуществить контактное устройство, схема которого предазллена ив рнс. 5.4.24, применяемое двя измерения параметров бенюрпусных СВЧ-НС.
устрэйство состоит нз ступенчввно паравда 1 со стандартного коаювюльного вывода на зщанное сечение и пршхнмного мегвнюма, фиксищоощего конгахты юмеригевьновз обьюпв в нужном положении. Приннмной ролик 2 обеспечивает не юлыю фиксацию и контакт с внутренним проводником ковхснального перехода, но и коишвт нижнею слоя металлизацви с внешним элекцюдом 4 хоаюлюльного перехода На рнс. 5.4.25 показаны вариант коиструкцви контакпгого устройства и электрическая схема юмерення параметров 2'11 и У~О СВЧ-транзисторов. Для измерения $-параметров применяют специальные измерительные приборы, которые представюпот собой двухканальные чувствительные приемники, позволяющие нзмервть амплитуды и фазы сигналов. В комплекте с нацраююнными ответвишлями они могут измерять модули и фюы бегущих волн на входе и выходе транзисторов. На рис.
5.4.26 представлены схемы измерения Б-параметров транзисторов с помощью стандартной измерительной линии. Намерение заключается в определении КСВН и фазы стовчей волны в линии с транзистором. Примером использованы систем параметров для решения конкретных задач на сверхвысоких частотах является определение граничной частоты транзисторов. Граничная частота коэффициента передачи тока в схемах с общим эмнттером описывается соотношени- ем .Угр )лт1эК где )'- частота, на которой измеряется модуль )121э ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНДИАЛЬНЬП1 ПАРАМЕТРОВ 549 Рас. 5.4.24.
Кеатаатвее усюрейснш для измерения бескерннлвэк СВЧ-ИС: 1 - ступенсапэй переход; 1- призывной ролак; 3- планка; 4- внешний электрод -Еэ 8 51 Рас. 5эз.25. Яэвпрукная уегреасва (а) в елекэтыемпэя скема (б) вэмереавя аарамсгреа У в )ГХ) СВЧ-траазвсгареег 1- ховдежаэор; 2- транзистор; 3- выводы транэисзорэ; 4- отверстия для выводов А Рис. 5.4.М.
Схемы амэереавя Б-варансграа травзвсгореы ХС - раздеэпгельнэк коаксиэльиая сеюпш; ХУ- контактное устройстло; 1, 2- капели; АТ- штенюагор; Р - развкэыэаэгшее устройство Глава 5.4. ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ Рвс 5.4.27. Струатурваа ексма азмервтсльаай установка длв измерения граничной частоты СВЧ-траазастерав: ПП- нэмернтельный цриемнвк; Х??- коаксизльный переключатель; Г- генератор СВЧ; ПО - направленный отвенытель; ПП - источнвк пнтззпи; ЭРС - эквяыиснг реакпиного сопротввленае а51„ Пг?1я б) 1.р ??лр ы 0я 1зрр 15зссг 1а6р Рвс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
