III. Методика измерения и измерительная установка
Метод и аппаратура для измерения крутизны
Измерение крутизны полевых высокочастотных транзисторов производится методом, изложенным в ГОСТ 20398.3-74. Схема измерения крутизны показана на рис.3.
На испытуемый транзистор ИТ подается напряжение ЕЗ затвора и напряжение ЕС стока. Путем регулировки ЕЗ, устанавливается нужное значение тока стока. На затворе транзистора от генератора подается ВЧ напряжение с небольшой амплитудой. Сопротивлением нагрузки для ВЧ в цепи стока служит конденсатор С2, представляющий так называемую конструктивную емкость (емкость, образованную элементами конструкции колодки, к которой подключается испытуемый транзистор). Сопротивление емкости С2 на всех рабочих частотах очень мало и обеспечивает условия короткого замыкания по переменному току в цепи стока. Переменное ВЧ напряжение на С2, пропорциональное току стока через разделительный конденсатор С3 подается на измерительный приемник. После усиления и детектирования измеряемый сигнал подается на индикатор, который проградуирован в значениях крутизны испытуемого транзистора. Калибровка измерителя производится подключением эталонного резистора R2 переключателем BI вместо измеряемого транзистора. Это соответствует включению транзистора с крутизной I/R2.
Измерение крутизны высокочастотных полевых транзисторов производится прибором Л2-38. Этот прибор обеспечивает измерение крутизны в диапазоне значений от 0,5 до 30 мА/В на частотах 100, 250, 400 МГц. Основная погрешность измерения не превышает 15% от измеряемой величины.
Метод и аппаратура для измерения емкостей полевых транзисторов
Измерение емкостей полевых транзисторов производится по методу, изложенному в ГОСТ 20398.5-74. Измерения проводятся при включении транзистора с общим истоком по принципу емкостно-омического делителя. Он поясняется схемой рис.4.
Напряжение от ВЧ генератора U1 (его амплитуда не превышает 50 мВ) подается на цепь из последовательно соединенных измеряемой емкости СХ и резистора R1 (это и есть емкостно-омический делитель). За счет протекающего высокочастотного тока на резисторе r1 выделяется переменное напряжение U2. Это напряжение усиливается и детектируется измерительным усилителем, на выходе которого включен индикатор.
Величина модуля U2 измеряемого напряжения равна:
, (12)
где f - частота напряжения генератора.
Сопротивление R1 и частота выбираются такими, что для всех значений измеряемой емкости выполняется условие: 1/2fCX>>R1, означающее, что ток через СХ и R1 определяется практически лишь величиной СХ. Из последнего условия следует, что
. (13)
Таким образом, напряжение U2, измеряемое усилителем, пропорционально значению неизвестной емкости. Шкала индикатора измерительного усилителя получается линейной относительно СХ.
Схемы включения полевого транзистора при измерении емкостей показаны на рис. 5. Во всех схемах генератор ВЧ подключается к стоку испытуемого транзистора. Резистор R1, на котором измеряется переменное напряжение, пропорциональное емкости, подключен к затвору. Через дроссель ДР1 на сток транзистора подается необходимое постоянное напряжение. При этом дроссель имеет очень малое сопротивление постоянному току, и в то же время, большое сопротивление переменному, что исключает ответвление тока генератора ВЧ в источник питания транзистора.
Конденсатор С1 является разделительным и препятствует протеканию постоянного тока от электрода стока через ВЧ генератор. В то же время, сопротивление R1, на частоте f должно быть малым и не влиять на ток в измерительной цепи.
На затвор испытуемого транзистора через резистор R1 подается необходимое постоянное смещение. Конденсатор С2 является разделительным и препятствует попаданию постоянного напряжения на вход измерительного усилителя.
Конденсатор С4 кратчайшим путем соединяет нижний конец резистора R1 с "землей" измерительного усилителя. Тем самым, между входом и "землей" измерительного усилителя приложено лишь то переменное ВЧ напряжение, которое выделяется непосредственно на резисторе R1.
Схемы включения транзистора при измерении С11U, С12U, С22U отличаются лишь способом подключения конденсатора С3. На рис. 5,а при измерении С11U конденсатор С3 соединяет по переменному току сток и исток транзистора. В схеме рис.5,б при измерении С12U соединяет с "землей" исток транзистора. Наконец, в схеме рис.5,в при измерении С22U им соединяются между собой затвор и исток транзистора. Во всех случаях сопротивление С3 на частоте f должно быть незначительным, чтобы с достаточной точностью можно было считать переменные напряжения на соединяемых конденсатором электродах одинаковыми.
Для измерения емкостей полевых транзисторов используется прибор Л2-34. В приборе имеется генератор, от которого напряжение с частотой 10 МГц 10% поступает на измеряемую емкость. Амплитуда переменного напряжения на испытуемом транзисторе не превышает 300 мВ. Диапазоны измерения входной и выходной емкости - 0,330 пФ, проходной от 0,03 до 30 пф. Основная погрешность измерения составляет 10%.