ГОСТ 18986.13-74 - Диоды полупроводниковые туннельные. Методы измерения пикового тока, тока впадины, пикового напряжения, напряжения впадины, напряжения раствора

ГОСТ 18986.13-74
Группа Э29

MКC 31.080.10

Дата введения 1976-07-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 27 декабря 1974 г. N 2824 дата введения установлена 01.07.76

Ограничение срока действия снято по протоколу N 5-94 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-12-94)

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 2004 г.

Настоящий стандарт распространяется на туннельные полупроводниковые диоды и устанавливает методы измерения параметров вольтамперной характеристики (ВАХ) диода: пикового тока, тока впадины, пикового напряжения, напряжения впадины, напряжения раствора.

Общие условия при измерении пикового тока, тока впадины, пикового напряжения, напряжения впадины, напряжения раствора должны соответствовать требованиям ГОСТ 18986.0-74.

1. АППАРАТУРА

1.1. Измерительные установки должны обеспечивать измерения параметров ВАХ с основной погрешностью в пределах, указанных в таблице.

Измеряемый параметр	Основная погрешность для методов
	1	2
Пиковый ток ()	±(0,03+10 мкА/)100%	±1%
Ток впадины ()	±(0,03+10 мкА/)100%	±1%
Пиковое напряжение ()	±(0,05+5 мВ/)100%	±1%
Напряжение впадины ()	±(0,05+5 мВ/)100%	±1%
Напряжение раствора ()	±(0,03+2 мВ/)100%	±1%

, , , , - значения параметров, которые указывают в стандартах или другой технической документации, утвержденной в установленном порядке, на диоды конкретных типов.

1.2. В аппаратуре, применяемой для измерения параметров ВАХ туннельных диодов, должны быть приняты меры защиты, исключающие воздействие на диод коммутационных перенапряжений и неконтролируемых разрядных токов. Рекомендуется на время коммутаций измерительной схемы закорачивать контакты, к которым подключается измеряемый туннельный диод.

2. МЕТОД 1

2.1. Аппаратура

2.1.1. Аппаратура должна соответствовать требованиям разд.1.

2.2. Подготовка к измерению

2.2.1. Структурная схема измерения параметров , , должна соответствовать указанной на черт.1.

ГОСТ 18986.13-74 Диоды полупроводниковые туннельные. Методы измерения пикового тока, тока впадины, пикового напряжения, напряжения впадины, напряжения раствора

- генератор измеряемого тока; - схема защиты;
- измеряемый диод; - генератор импульсов сброса;
- анализатор импульсов; - измеритель напряжения;
- индикатор тока

Черт.1

Структурная схема измерения параметров , должна соответствовать указанной на черт.2.

- схема защиты; - измеряемый диод;
- усилитель; - схема управления;
- генератор тока; - измеритель напряжения;
- индуктивность; - резистор;
- конденсатор

Черт.2

При измерении от генератора подают через диод ток, нарастающий от нуля. Одновременно на диод подают от генератора импульсы тока отрицательной полярности, амплитуда которых больше тока . Частота повторения импульсов тока 200 Гц. Импульсы тока от генератора на диоде создают импульсы напряжения, поступающие на анализатор импульсов (). Если нарастающий от нуля прямой ток через измеряемый диод не достиг значения , то амплитуда импульсов мала (70-150 мВ), при этом на выходе анализатора импульсов возникает напряжение, полярность и значение которого способствует нарастанию прямого тока через диод . Если прямой ток превышает значение , то амплитуда импульсов на диоде находится в пределах 0,5-1,2 В, при этом на выходе анализатора возникает напряжение, значение и полярность которого способствуют уменьшению прямого тока через диод . При соответствующем выборе параметров процесса авторегулирования прямой ток через диод устанавливается на уровне .

При измерении изменяют направление тока через диод на обратное (от значения большего в сторону его уменьшения). При этом ток, устанавливающийся в авторегулирующей системе, равен значению .

Параметр измеряют при протекании через диод тока .

При измерении параметров , в соответствии со структурной схемой черт.2 элементы схемы должны взаимодействовать следующим образом. От генератора тока на резистор и диод подается нарастающий ток, при этом напряжение на диоде увеличивается; при превышении значения , дифференциальное сопротивление диода становится отрицательным и в цепи возникают колебания, амплитуда которых нарастает. Колебания напряжения на диоде , усиленные усилителем , преобразовываются схемой , и напряжение с выхода схемы подается на генератор в такой фазе, что его ток уменьшается. В результате напряжение на резисторе устанавливается вблизи значения . Это значение измеряется прибором . При измерении параметра ток генератора уменьшается от значения большего, чем ; при этом напряжение на резисторе уменьшается от значения напряжения, большего чем , до напряжения . При цепи диода возникают колебания, которые, будучи преобразованными схемой , препятствуют уменьшению напряжения на диоде ниже . Напряжение, измерен

ное на резисторе , соответствует значению .

2.2.2. Основные элементы структурной схемы должны удовлетворять требованиям пп.2.2.3-2.2.8.

2.2.3. Значения прямого тока, ответвляющегося в цепи элементов схемы , , , , должны находиться в таких пределах, чтобы соблюдались требования к погрешности измерения токов и , указанные в п.1.1.

2.2.4. Утечка тока в держателе диода не должна превышать значения 20 нА при напряжении 1 В.

2.2.5. В режиме автоматического регулирования в области значений , , , скорость изменения тока, длительность импульса и любые другие существенные для этого процесса параметры схемы, должны выбираться таким образом, чтобы удовлетворялись требования к основной погрешности измерений, приведенной в п.1.1.

2.2.6. Погрешность измерителей тока и напряжения должна быть такой, чтобы в рабочем диапазоне установки были обеспечены требования п.1.1 по погрешности.

2.2.7. Индуктивность в цепи диода должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить возникновение в цепи колебаний при малых значениях дифференциальной проводимости; значение индуктивности может считаться достаточным при выполнении условия

, Ом,

где - емкость диода, Ф;

- распределенная емкость схемы, Ф;

- сопротивление активных потерь индуктивности, Ом;

- сопротивление потерь туннельного диода, Ом.

2.2.8. Параметры элементов , , структурной схемы черт.2 должны быть такими, чтобы схема срабатывала при переменном напряжении автоколебаний на диоде не более 1 мВ.

2.2.9. Постоянная времени цепи , должна быть такой, чтобы пульсация напряжения в ней не приводила к погрешности, выходящей за пределы, указанные в п.1.1. Вместо генератора тока и резистора можно использовать управляемый генератор напряжений, выходное сопротивление которого обеспечивает выполнение требований п.1.1.

2.3. Проведение измерений и обработка результатов

2.3.1. Измеряемый диод устанавливают между контактами измерительной схемы, устанавливают соответствующий режим измерения (токов или напряжений) и по измерительным приборам отсчитывают значения измеряемых параметров.

3. МЕТОД 2

3.1. Аппаратура

3.1.1. Аппаратура должна соответствовать требованиям, указанным в разд.1.

3.1.2. Метод применяется при измерении параметров туннельных диодов с повышенной точностью. Метод применяется также при измерении параметров туннельных диодов, у которых не допускается подача на диод напряжения, соответствующего второй восходящей ветви его ВАХ. В этом случае допускаются менее жесткие требования к элементам схемы, приведенным в настоящем стандарте для метода 2, при этом основная погрешность должна находиться в пределах, установленных в п.1.1.

3.2. Подготовка к измерению

3.2.1. Структурная схема измерения параметров должна соответствовать указанной на черт.3.

- источник регулируемого напряжения;
- схема защиты; - измеряемый диод;
- резистор, обеспечивающий условие устойчивого смещения в рабочую точку;
- прецизионный резистор;
, - измерители напряжения;
- операционный усилитель

Черт.3

От источника регулируемого напряжения задают напряжение на диод . Ток, протекающий через измеряемый диод, автоматически компенсируется током, протекающим через резистор , включенный между выходом и инвертирующим входом операционного усилителя, при этом потенциал в точке соединения диода со входом операционного усилителя равен нулю. Отношение напряжения, измеренного измерителем , к сопротивлению резистора равно току туннельного диода. Напряжение на диоде отсчитывают по измерителю

3.2.2. Основные элементы структурной схемы должны удовлетворять требованиям пп.3.2.3-3.2.7.

3.2.3. Сопротивление резистора должно удовлетворять условию

, Ом.

3.2.4. Индуктивность последовательного контура, образованного диодом , резистором и входом , должна быть сведена к минимальному значению для того, чтобы избежать появления паразитной генерации вблизи точек пика и впадины при отклонении смещения в область отрицательного участка вольтамперной характеристики.

3.2.5. Коэффициент усиления операционного усилителя (при разомкнутой петле обратной связи) не должен быть менее 2·10.

3.2.6. Прецизионный резистор должен быть класса не хуже 0,1%.

3.2.7. Измерители напряжения и должны быть класса не хуже 0,1%, в качестве измерителя напряжения рекомендуется использовать цифровой измеритель.

3.3. Проведение измерения и обработка результатов

3.3.1. Измеряемый диод устанавливают в гнезда измерительной установки. От источника плавно увеличивают напряжение на диоде. При достижении максимального значения тока, фиксируемого по максимальному показанию измерителя , отсчитывают значения напряжения по приборам и ; значению напряжения, измеренного по , соответствует напряжение . Значение тока определяют делением значения напряжения, отсчитанного по прибору , на значение сопротивления резистора

3.3.2. Измеряемый диод устанавливают в гнезде измерительной установки. От источника продолжают увеличивать напряжение на диоде до достижения минимального показания прибора . Отсчитывают напряжение по измерителям и . Значение напряжения на соответствует . Значение определяют делением значения напряжения, измеренного по прибору , на значение сопротивления резистора

3.3.3. Измеряемый диод устанавливают в гнезда измерительной установки. От источника увеличивают напряжение, более чем , до тех пор, пока через диод не установится определенный ток .

Напряжение, измеренное при этом прибором , соответствует параметру .