DE1464914C - Circuit arrangement with Direktanzei ge the measured value for the optional measurement of the avalanche breakdown voltage and the barrier layer contact in semiconductor elements - Google Patents

Description

Bei der Verwendung von Halbleiterelementen, insbesondere Transistoren, ist die Kenntnis der Spannungsfestigkeit von besonderer Bedeutung. Man unterscheidet zwischen der Durchbruchsspannung zwischen verschieden vorgespannten Elektroden, z. B. zwischen Kollektor und Emitter eines Transistors, die wegen ihres lawinenartigen Charakters auch Lawinendurchbruchsspannung genannt wird, und der an den Sperrschichten auftretenden Berührungsspannungen, bei denen sich z. B. bei einem Transistor die Kollektorsperrschicht bis zum Emitter hin ausdehnt. Über Durchbfuchskennlinien und über das Zustandekommen des Sperrschichtberührungsdurchbruches gibt die Fachliteratur, z. B. »NTZ«, 1962, Heft 8, S. 387 bis 393, und »Elektronische Rundschau«, Nr. 5/1962, S. 221 und 222, nähere Auskunft.When using semiconductor elements, especially transistors, knowledge of the dielectric strength is essential really important. A distinction is made between the breakdown voltage between differently biased electrodes, e.g. B. between collector and emitter of a transistor, because of their avalanche-like character Avalanche breakdown voltage is called, and the contact voltages occurring at the barrier layers, where z. B. in a transistor, the collector junction extends to the emitter. About breakthrough characteristics and the occurrence of the barrier layer contact breakthrough gives the specialist literature, e.g. B. "NTZ", 1962, Issue 8, pp. 387 to 393, and "Electronic Rundschau", No. 5/1962, pp. 221 and 222, for more information.

Zum Messen der Lawinendurchbruchsspannung gibt es verschiedene Schaltungen. So zeigt die genannte Zeitschrift »NTZ« eine Anordnung mit einem Oszillographen zum Aufnehmen von Kennlinien, die aber nicht unmittelbar absolute Meßwerte anzeigt. Eine andere Schaltungsanordnung besitzt den Nachteil, daß es sich beim Meßergebnis nicht eindeutig erkennen läßt, ob es von der Sperrschichtberührungsspannung oder von der Lawinendurchbruchsspannung stammt (USA.-Patentschrift 2 917 710). Eine weitere Anordnung benutzt ebenfalls einen Oszillographen. Auch dort ist eine unmittelbare Messung nicht möglich, weil eine Vergleichsspannung von Hand eingestellt werden muß.There are various circuits for measuring the avalanche breakdown voltage. The magazine "NTZ", for example, shows an arrangement with a Oscillographs for recording characteristic curves, which, however, do not directly display absolute measured values. Another circuit arrangement has the disadvantage that the measurement result is not clear indicates whether it is from junction contact voltage or from avalanche breakdown voltage (U.S. Patent 2,917,710). Another arrangement also uses an oscilloscope. Direct measurement is not possible there either, because a comparison voltage has been set manually must become.

Bei Messungen, bei denen Betriebsspannungen an das Meßobjekt gelegt werden, ist es bekannt, kurze Spannungsimpulse zu verwenden, um das Meßobjekt nicht unnötig zu erwärmen. Hierzu wird ein Impulsgenerator benutzt, der kurze, sich wiederholende Impulse liefert.In measurements in which operating voltages are applied to the device under test, it is known to be short To use voltage pulses so as not to unnecessarily heat the test object. A pulse generator is used for this used, which delivers short, repetitive pulses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der bei Direktanzeige des Meßwertes wahlweise die Lawinendurchbruchsspannung und die Sperrschichtberührungsspannung gemessen werden können. Dies soll mit Hilfe eines Impulsgenerators, dessen Ausgang an dem zu messenden Element liegt, und eines Umschalters geschehen. Die Erfindung besteht darin, daß der Ausgang des Impulsgenerators an der Meßanordnung liegt und eine Regelschaltung vorgesehen ist, die die Amplitude des Impulsgenerators beeinflußt und bei Messung der Lawinendurchbruchsspannung mit ihrem Eingang über eine Rückkopplung an den Ausgang des Impulsgenerators gelegt wird, während bei der Messung der Sperrschichtberührungsspannung die Regelschaltung an der freien Elektrode des zu prüfenden Elementes liegt.The invention is based on the object of specifying a circuit arrangement with which, in the case of direct display of the measured value optionally the avalanche breakdown voltage and the junction contact voltage can be measured. This is to be done with the help of a pulse generator whose output is on the element to be measured, and a changeover switch happen. The invention consists in that the output of the pulse generator is connected to the measuring arrangement and a control circuit is provided, which influences the amplitude of the pulse generator and when measuring the avalanche breakdown voltage is applied with its input via a feedback to the output of the pulse generator, while when measuring the junction contact voltage, the control circuit at the free electrode of the to element to be checked.

Zweckmäßig wird dem Eingang der Regelschaltung eine Gleichrichteranordnung vorgeschaltet werden. Zum Messen der Lawinendurchbruchsspannung kann ferner der Gleichrichteranordnung eine Transformatoranordnung als Rückkopplungspfad vorgeschaltet werden.A rectifier arrangement is expediently connected upstream of the input of the control circuit. In order to measure the avalanche breakdown voltage, the rectifier arrangement can also have a transformer arrangement upstream as a feedback path.

Die Anordnung nach der Erfindung soll besonders bei der Serienfertigung von Transistoren Verwendung finden, wo die gemessenen Werte unmittelbar an einem Meßinstrument abgelesen werden müssen. Beide Messungen können unmittelbar aufeinander folgen, wobei lediglich ein Umschalter betätigt werden muß.The arrangement according to the invention is intended to be used in particular in the series production of transistors find where the measured values must be read directly on a measuring instrument. Both measurements can follow one another immediately, with only one switch being actuated got to.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen. In diesen istThe drawings serve to explain the invention. In these is

F i g. 1 eine Prinzipschaltung zum Messen der Lawinendurchbruchsspannung (£/_cß0),F i g. _{1 a basic circuit} for measuring the avalanche breakdown voltage (£ / cß0),

Fig. 2.die Kennlinie einer Lawinendurchbruchsspannung, Fig. 2 shows the characteristic of an avalanche breakdown voltage,

F i g. 3 eine Schaltung zur Messung der Spannung zwischen Kollektor und Emitter bei offner Basis (U_cEo), .F i g. 3 a circuit for measuring the voltage between collector and emitter with an open base (U _cEo ),.

F i g. 4 eine Schaltung zur Messung der Spannung nach F i g. 3, jedoch mit einem Widerstand zwischen ίο Basis und Emitter (U_CER), F i g. 4 shows a circuit for measuring the voltage according to FIG. 3, but with a resistor between ίο base and emitter (U _CER ),

F i g. 5 Kennlinie der Spannungen nach den F i g. 1, 3 und 4,F i g. 5 Characteristic curve of the voltages according to FIGS. 1, 3 and 4,

F i g. 6 eine Schaltung zum Messen der Spannung zwischen Kollektor und Emitter bei kurzgeschlossener Basis-Emitter-Strecke (U_CES), F i g. 6 a circuit for measuring the voltage between collector and emitter with a short-circuited base-emitter path (U _CES ),

F i g. 7 eine Schaltung zum Messen der Sperrschichtberührungsspannung, F i g. 7 shows a circuit for measuring the junction contact voltage;

Fig. 8 die Kennlinie der Spannung nach Fig. 1 (U_EB), . 'FIG. 8 shows the characteristic curve of the voltage according to FIG. 1 (U _EB ),. '

F i g. 9 das Blockschaltbild der Anordnung nach der Erfindung,F i g. 9 the block diagram of the arrangement according to the invention,

Fig. 10 das Blockschaltbild einer Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung, und 10 shows the block diagram of an embodiment of the arrangement according to the invention, and

Fig. 11 das Schaltbild eines anderen Ausführungsa5 beispiels.Fig. 11 is a circuit diagram of another embodiment for example.

In Verbindung mit der Lawinendurchschlagerscheinung bei den Transistoren können vier Spannungen gemessen werden, und zwar:In connection with the avalanche breakdown phenomenon in the transistors, four voltages measured, namely:

1. Wenn l_E = 0 ist, ergibt die Lawinendurchbruchsspannung, oder kurz »Durchbruchsspannung«, der Kollektorbasisstrecke des zu messenden Transistors 1 die Spannung U_CBo. Die hierzu verwendete Meßschaltung ist in der F i g. 1 zu sehen. Die Kollektorspannung kann auch bei Erhöhung der Spannung U₀ nicht höher sein als die Lawinendurchbruchsspannung. Die Messung der Lawinendurchbruchsspannungen ist in der Praxis jedoch nicht einfach, da der Kollektorstrom (s. Fig. 2) auch schon bei einer um 20 bis 40 V niedrigeren Spannung als U_{CB 0} im Vergleich zum Wert der niedrigen Spannung bedeutend ansteigt.1. If I _E = 0, the avalanche breakdown voltage, or "breakdown voltage" for short, of the collector _{base path of the} transistor 1 to be measured results in the voltage U CBo. The measuring circuit used for this is shown in FIG. 1 to see. Even if the voltage U _{0 is} increased, the collector voltage cannot be higher than the avalanche breakdown voltage. The measurement of the avalanche breakdown voltages is not easy in practice, however, since the collector current (see FIG. 2) increases significantly even at a voltage 20 to 40 V lower than U _{CB 0} compared to the value of the low voltage.

Der Wert von U_{CB 0} kann folgendermaßen berechnet werden:The value of U _{CB 0} can be calculated as follows:

wobei Q_b der spezifische Widerstand der Basisschicht in Ohm/cm ist.where Q _{b is} the specific resistance of the base layer in ohms / cm.

Diese Gleichung bezieht sich auf einen Kollektorstrom von 100 mA. Bei der Messung der Durchbruchsspannung werden also die Messungen immer bei der gleichen Stromstärke durchgeführt.This equation relates to a collector current of 100 mA. So when measuring the breakdown voltage, the measurements will always be carried out at the same amperage.

Die bei dieser Schaltung zu messenden Spannungen liegen im allgemeinen im Bereich von. 60 bis 300 V.The voltages to be measured in this circuit are generally in the range of. 60 to 300 V.

2. Die Messung der Spannung U_CEo ist nach der Schaltung in Fig. 3 durchzuführen. U_CEo kann aus U_CBo folgendermaßen berechnet werden: ;2. The measurement of the voltage U _CEo is to be carried out according to the circuit in FIG. U _CEo can be calculated from U _{CBo as} follows:;

U CEo U CEo ⁼⁼ CBoCBo

wobei λ₀ der Wert des Gleichstromverstärkungsfak; tors auf die Schaltung mit geerdeter Basis bezogen ist. Die zu messenden Spannungen liegen im Bereich von 25 bis 45 V.where λ _{0 is} the value of the DC gain factor; tors is related to the circuit with a grounded base. The voltages to be measured are in the range from 25 to 45 V.

3. Die zur Messung der Spannung U_CEli dienende Schaltung zeigt F i g. 3, Die zu messende Spannung3. The circuit used to measure the voltage U _{CEli is shown in FIG.} 3, The voltage to be measured

muß bei R — 00 mit U_CEo übereinstimmen. Die zu den erwähnten drei Fällen gehörenden Kollektorstrom-KoIlektorspannung-Kennlinien zeigt F i g. 5.must coincide with U _CEo for R - 00. The collector current-collector voltage characteristic curves belonging to the three cases mentioned are shown in FIG. 5.

4. Die Messung der Spannung U_CEs erfolgt nach der in F i g. 6 dargestellten Schaltung. Diese Spannung stellt den zu R — 0 gehörenden Grenzfall U_CER dar.4. The voltage U _CE s is measured according to the method shown in FIG. 6 shown circuit. This voltage represents the limit case U _CER belonging to R - 0.

Falls die Sperrschichtberührungsspannung (U_pi) (punchthrough) oder kurz »Berührungsspannung« kleiner als U_CES ist, kann diese Spannung mit dieser Schaltung gemessen werden, was jedoch zu Irrtümern führen kann. Bei einer solchen Messung der Berüh-If the junction contact voltage (U _pi ) (punchthrough), or “contact voltage” for short, is less than U _CES , this voltage can be measured with this circuit, but this can lead to errors. With such a measurement of the

Bei diesem Ausführungsbeispiel verwandelt der Impulsgenerator 2 die eintreffenden sinusförmigen Signale — zweckmäßig von 50 bis 100 Hz — in Impulse von 50 bis 100 Hz und gibt an den zu messen-5 den Transistor 1 eine entsprechende Leistung. Der maximal abgegebene Strom beträgt hierbei 100 imA. Die Spannung der Impulsamplitude des Impulsgenerators 2 kann durch Änderung der Speisespannung der Endstufe eingestellt werden. Diese Aufgabe rungsspannung wird erst U_CBo gemessen, wobei die io wird von der Regelschaltung 3 ausgeführt, die die Emitterklemme abgeschaltet wird und nach dem Ab- Spannungsamplitude mit einer Gleichspannung von lesen der Spannung wieder angelegt wird. einigen zehntel Volt regelt.In this embodiment, the pulse generator 2 converts the incoming sinusoidal signals - expediently from 50 to 100 Hz - into pulses from 50 to 100 Hz and gives the transistor 1 to be measured a corresponding power. The maximum output current is 100 imA. The voltage of the pulse amplitude of the pulse generator 2 can be adjusted by changing the supply voltage of the output stage. This task approximately voltage is first measured U _CBo , the io being executed by the control circuit 3, which the emitter terminal is switched off and after reading the voltage amplitude with a DC voltage is reapplied from reading the voltage. regulates a few tenths of a volt.

Wenn U_pt kleiner als U_CBo ist, dann sinkt der vom Bei der Messung von Lawinendurchbruchsspan-If U _{pt is} smaller than U _CBo , then the

Voltmeter angezeigte Wert auf U_pl. Man kann so nungen wird der Strom durch den zu messenden auch das Absinken der Spannung feststellen, wenn 15 Transistor 1 bzw. die Diode fließend über den Meßt/p, = U_CBo ist, da diese Spannung beim Kurz- widerstand 4 geleitet. Die erhaltene Spannung wird schließen der Emitter- und Basisklemmen die auf die durch eine Gleichrichteranordnung 5 gleichgerichtet Schaltung nach F i g. 6 bezogene Lawinendurch- und dann an den Eingang der Regelschaltung 3 gebruchsspannung U_CES ist. Diese Spannung ist jedoch legt. Auf diese Weise kann gegebenenfalls mit Hilfe immer niedriger (etwa um 5 bis 15 V) als U_CBo. Da- 20 einer Rückkopplung erreicht werden, daß die Meßbei kann es vorkommen, daß die Berührungsspan- anordnung immer die zum durch den Meßwiderstand nung mit U_CES verwechselt wird, was einen großen
Fehler darstellt.Voltmeter displayed value on U _pl . The current through the voltage to be measured can also be determined when the voltage is reduced when transistor 1 or the diode is flowing over the measuring / p, = U _CBo , since this voltage is conducted at the short resistor 4. The voltage obtained will close the emitter and base terminals which are fed to the circuit according to FIG. 1, which is rectified by a rectifier arrangement 5. 6 related avalanche breakdown and then to the input of the control circuit 3 breakdown voltage U _CES is. However, this tension is set. In this way, if necessary, using always lower (around 5 to 15 V) than U _CBo . Since a feedback can be achieved that the measurement, it can happen that the contact voltage arrangement is always confused with the voltage caused by the measurement resistance with U _CES , which is a big one
Represents error.

Deswegen wird die Schaltung nach Fig. 7 bei der genauen Messung der Berührungsspannung bei der Einrichtung nach der Erfindung verwendet. Wenn an den Kollektorbasisübergang eine Vorspannung in i7_c-Sperrichtung gelegt wird, kann die Breite der entleerten Schicht aus der FormelTherefore, the circuit of Fig. 7 is used in the accurate measurement of the touch voltage in the device of the invention. If a bias voltage in the i7 _c blocking direction is applied to the collector base junction, the width of the emptied layer can be determined from the formula

errechnet werden.can be calculated.

Wenn der Rand der entleerten Schicht den Emitterübergang erreicht, geraten der Kollektor und der Emitter in dynamischen Kurzschluß miteinander. Dann istWhen the edge of the depleted layer reaches the emitter junction, the collector and the Emitter in dynamic short circuit with each other. Then

festgelegten Kollektorstrom gehörende Lawinendurchbruchsspannung mißt. Die Messung der Spannungsamplitude erfolgt an der Meßordnung 6.avalanche breakdown voltage belonging to the specified collector current. The measurement of the voltage amplitude takes place at the measuring order 6.

Bei der Messung der Berührungsspannung wird die Spannung U_EB zurückgekoppelt.When measuring the contact voltage, the voltage U _{EB is fed} back.

Die Messung kann auf zweierlei Weise durchgeführt werden:The measurement can be carried out in two ways:

a) Die Amplitude des Impulses hat am Anfang der Messung bzw. im Moment der Einschaltung des zu messenden Elementes den Maximalwert und sinkt infolge der Rückkopplung bzw. der Regelung auf den gemessenen Wert ab, der vom Transistor oder von der Diode bestimmt wird.a) The amplitude of the pulse has at the beginning of the measurement or at the moment the element to be measured the maximum value and decreases as a result of the feedback or the regulation on the measured value, which is determined by the transistor or the diode.

b) Der Impulsgenerator liefert am Anfang der Messung bzw. im Moment der Einschaltung des zu messenden Elementes von Null beginnend Impulse mit steigenden Amplituden, die infolge der Rückkopplung bzw. Regelung bis zum vom Transistor oder von der Diode bestimmten Wert ansteigen.b) The pulse generator delivers at the beginning of the measurement or at the moment the element to be measured starting from zero impulses with increasing amplitudes resulting from the feedback or regulation up to the value determined by the transistor or the diode increase.

wobei U_pt die sogenannte Berührungsspannung und W_m die minimale Basisdicke ist.where U _{pt is} the so-called contact voltage and W _{m is} the minimum base thickness.

Solange U_c TJ_pt ist, ist U_EB dem sogenannten Diffusionspotential von einigen zehntel Volt gleich. Dieser Wert kann durch die OberflächenübergängeAs long as U _{c is} TJ _pt , U _{EB is} equal to the so-called diffusion potential of a few tenths of a volt. This value can be determined by the surface transitions

noch ein wenig erhöht werden, er bleibt jedoch bei 45 Fig. 10 zeigt Fig. 11, in der die in Fig. 10 in guten Transistoren im allgemeinen unter 1 V. Blockform dargestellten Einheiten durch gestricheltecan still be increased a little, but it remains at 45. FIG. 10 shows FIG. 11, in which the in FIG. 10 in good transistors generally below 1 V. Block form units shown by dashed lines

Wenn U_c größer wird als die Berührungsspannung, steigt U_EB plötzlich an. Der zum Knickpunkt der Funktion nach F i g. 8 gehörende Abszissenwert stelltWhen U _{c is} greater than the touch voltage, U _EB suddenly increases. At the inflection point of the function according to FIG. 8 represents the associated abscissa value

Ein ausführlicheres Schaltbild des Beispiels nachA more detailed circuit diagram of the example after

Umrahmungen angedeutet sind.Frames are indicated.

Die zu den Transistoren F₁ und F., gehörende Stufe ist die Differenzierschaltung. Die Transistor-The stage belonging to the transistors F ₁ and F. is the differentiating circuit. The transistor

die Sperrschichtberührungsspannung U_pt dar. 50 stufe F₃ dient als Phasenumkehrstufe und zur Rege-the junction contact voltage U _pt . 50 stage F ₃ serves as a phase reversal stage and for regulating

Die Schaltungsanordnung wird an Hand der in lung der Endstufe. Die Transistoren F₄ und F₅ derThe circuit arrangement is based on the development of the output stage. The transistors F ₄ and F _{5 of} the

Endstufe werden mit Hilfe einer Spannung von + 9 V während der Pausen zwischen den Impulsen in Sperrichtung vorgespannt, wodurch sich die WärmeThe output stage is powered by a voltage of + 9 V. reverse biased during the pauses between pulses, thereby increasing the heat

den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.FIGS. 9 and 10 illustrated embodiments explained.

Die Regelung des Generators, der die zu denThe scheme of the generator that leads to the

Messungen notwendigen Impulse liefert, erfolgt mit 55 Stabilität bedeutend verbessert und gleichzeitig dieMeasurements delivering the necessary impulses, stability is significantly improved with 55 and at the same time the

Hilfe der Stromimpulse, die bei der Messung von Schaltzeiten verkürzt werden. Die Diode D₁ schneidetThe help of the current pulses, which are shortened when measuring switching times. The diode D ₁ cuts

Lawinendurchbruchsspannungen in dem zu messen- die Schwingungen negativer Polarität ab. Die Diode D₂ Avalanche breakdown voltages in which to measure the oscillations of negative polarity. The diode D ₂

den Transistor bzw. durch die Diode fließen bzw. und der Kondensator C₁ dienen zur Gleichrichtung,the transistor or flow through the diode and the capacitor C ₁ are used for rectification,

mit Hilfe der Spannungsimpulse, die bei der Messung Der Tranformator T₁ liefert Spannungsimpulse mitwith the help of the voltage pulses generated during the measurement. The transformer T _{1 also} supplies voltage pulses

der Berührungsspannung zwischen der freien Klemme 60 entsprechend großer Amplitude,the contact voltage between the free terminal 60 correspondingly large amplitude,

des zu messenden Transistors, z. B. des Emitters, Der die Transistoren F₆ und F₇ enthaltende Dif-of the transistor to be measured, e.g. B. the emitter, the transistors F ₆ and F ₇ containing Dif-

und der Klemme der Basis hervorgerufen werden. ferentialverstärker hält die Stufe F₇ in Sperrstellung,and the clamp of the base. differential amplifier holds stage F ₇ in the locked position,

Im Kreis 7 des zu messenden Elementes liegt hier- bis deren Basisspannung kleiner als die Basisspan-In circle 7 of the element to be measured, the base voltage is smaller than the base voltage.

bei einerseits der Ausgang des Impulsgenerators 2 nung des Transistors 6 ist und etwa —0,2 V beträgt,on the one hand the output of the pulse generator 2 is the voltage of the transistor 6 and is about -0.2 V,

und andererseits die Meßanordnung 6 für die Impuls- 65 Die Regelschaltung 3 regelt mit Hilfe der Transisto-and on the other hand the measuring arrangement 6 for the pulse 65 The control circuit 3 regulates with the help of the transistor

amplitude und die Regelschaltung 3. Ferner ist der ren F₈ und F₉ die Speisespannung der Endstufe.amplitude and the control circuit 3. Furthermore, the ren F ₈ and F _{9 is} the supply voltage of the output stage.

Ausgang der Regelschaltung 3 generator 2 verbunden.Output of the control circuit 3 generator 2 connected.

mit dem Impuls-with the impulse

Wenn die Basisspannung des Transistors F₇ -0,27 V beträgt, öffnet dieser vollkommen und derWhen the base voltage of the transistor F _{7 is} -0.27 V, this opens completely and the

Transistor F₉ sperrt. Die Spannung am Punkt B₁ wird zu Null.Transistor F ₉ blocks. The voltage at point B ₁ becomes zero.

Die Gleichrichteranordnung 5 liefert die Spannung für den Differentialverstärker.The rectifier arrangement 5 supplies the voltage for the differential amplifier.

Bei der Messung von Lawinendurchbruchsspannungen ist der Schalter K₁ in abgeschaltetem Zustand. Infolge der Wirkung des über den Meßwiderstand 4 (15 Ohm) fließenden Stroms — er kann höchstens 100 mA betragen — erhält man Spannungsimpulse mit der Amplitude von —1,5 V. Der Transistor T₂ dient nur zur Phasenumkehr, da zur Regelung Impulse mit negativer Polarität benötigt werden. Die Regelimpulse werden an die Emitter-Folgerstufen F₁₀ und F₁₁ gegeben, die einen Strom von 50 bis 70 mA abgeben. Die Gleichrichung erfolgt mit der Diode D₃.When measuring avalanche breakdown voltages, switch K _{1 is} switched off. Flowing due to the effect of the over the measuring resistor 4 (15 ohms) stream - it can not exceed 100 mA - obtained voltage pulses with an amplitude of -1.5 V. The transistor _T2 is used only for phase reversal, as a negative control for the pulses of Polarity are needed. The control pulses are sent to the emitter follower stages F ₁₀ and F ₁₁ , which deliver a current of 50 to 70 mA. The rectification takes place with the diode D ₃ .

Die Diode D₄ begrenzt die Amplitude der an den Eingang der Stufe F₁₁ gelangenden Impulse auf 1,5 V. Bei der Messung der Berührungsspannung kann es vorkommen, daß eine Spannung von über 200 V im Einschaltmoment des Transistors 1 am Emitter auftritt. Diese kann einerseits zu Beschädigungen der Anordnung führen und verursacht andererseits Schwingungen im zurückgekoppelten System. Da diese die Messung verlangsamen, müssen sie vermieden werden. Hierzu dienen die an den Emitter des Differentialverstärkers und an den Kollektor geschalteten Kondensatoren C₂ und C₃.The diode D ₄ limits the amplitude of the impulses arriving at the input of the stage F ₁₁ to 1.5 V. When measuring the contact voltage, it can happen that a voltage of over 200 V occurs when the transistor 1 is switched on at the emitter. On the one hand, this can lead to damage to the arrangement and, on the other hand, it causes vibrations in the feedback system. Since these slow down the measurement, they must be avoided. _{The capacitors C 2} and C ₃ connected to the emitter of the differential amplifier and to the collector are used for this purpose.

Bei der Messung der Berührungsspannung ist der Schalter K₁ einzuschalten. Bei geringerer Berührungsspannung als die Lawinendurchbruchsspannung und bei geerdeter Basis wirkt die Spannung am Emitter des Systems so lange zurück, wie die Berührung gerade erfolgt. Die Amplitude der Emitterspannung beträgt etwa 1,5 V.When measuring the contact voltage, switch K _{1 must be switched} on. If the contact voltage is lower than the avalanche breakdown voltage and if the base is grounded, the voltage at the emitter of the system acts back as long as the contact is being made. The amplitude of the emitter voltage is about 1.5 V.

Die Dioden D₅ und D₈ lassen den Kollektorstrom bei der Messung der Berührungsspannung auch dann nicht größer als bei der Messung der Lawinendurchbruchsspannungen werden, wenn die Berührungsspannung des zu messenden Transistors höher als U_CBo ist.The diodes D ₅ and D ₈ do not allow the collector current to be greater when measuring the contact _{voltage than when measuring the avalanche breakdown voltages even if the contact voltage of the} transistor to be measured is higher than U CBo.

Zur Impulsamplitudenmessung kann ein Standardgerät M₁ für 100 μΑ verwendet werden. Da der auf die Impulse bezogene Füllfaktor etwa ¹AsO beträgt, fließt ein Spitzenstrom von etwa 45 mA über die Diode D₇. Der Eingangsstrom beträgt etwa 3 mA und kann somit vernachlässigt werden.A standard M ₁ device for 100 μΑ can be used to measure the pulse amplitude. Since the fill factor related to the pulses is about ¹ AsO, a peak current of about 45 mA flows through the diode D ₇ . The input current is around 3 mA and can therefore be neglected.

Der Schalter K₂ dient zum Abschalten der Kollektorspannung bei der Entnahme des zu messenden Transistors 1 aus dem Einspannelement und damit zum Beseitigen einer Berührungsgefahr. Die einzelnen Bauelemente des Ausführungsbeispiels sind so berechnet, daß bei Impulsen mit geringerer Amplitude als 1 bis 1,2 V am Eingang der Regelschaltung 3 die vom Impulsgenerator 2 gelieferte Spannung etwa V beträgt..The switch K ₂ is used to switch off the collector voltage when removing the transistor 1 to be measured from the clamping element and thus to eliminate the risk of contact. The individual components of the exemplary embodiment are calculated in such a way that for pulses with an amplitude of less than 1 to 1.2 V at the input of the control circuit 3, the voltage supplied by the pulse generator 2 is approximately V.

Bei der Messung der Lawinendurchbruchs- und Berührungsspannung gelangen Spannungsimpulse von 1,5 V und negativer Polarität an den Eingang der Gleichrichteranordnung 5, welche die Ausgangsspannung des Impulsgenerators 2 auf den entsprechenden Wert herabsetzen.When measuring the avalanche breakdown and contact voltage, voltage pulses arrive from 1.5 V and negative polarity at the input of the rectifier arrangement 5, which is the output voltage of the pulse generator 2 to the appropriate value.

Der Meßfehler beträgt höchstens ±5°/o und zur Messung kann eine Spannung von höchstens 300 V verwendet werden. Die Speisespannung von 26 V ist zu stabilisieren, die beiden Speisegeräte für 9 V können ohne Stabilisierung arbeiten.The measurement error is not more than ± 5 ° / o and a voltage of not more than 300 V can be used for measurement be used. The supply voltage of 26 V is to be stabilized, the two supply units for 9 V. can work without stabilization.

Bei der Messung von Lawinendurchbruchsspannungen werden die entsprechenden Ausgänge des zu messenden Transistors 1 an die Klemme B und K des Transistoreinspannelementes gelegt, während bei der Messung der Berührungsspannung der zu messende Transistor 1 auf die in der Fig. 11 dargestellten Weise angeschlossen wird.When measuring avalanche breakdown voltages, the corresponding outputs of the transistor 1 to be measured are connected to terminals B and K of the transistor clamping element, while when measuring the contact voltage, the transistor 1 to be measured is connected in the manner shown in FIG.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung mit Direktanzeige des Meßwertes zum wahlweisen Messen der Lawinen-• durchbruchsspannung und der Sperrschichtberührungsspannung bei Halbleiterelementen, insbesondere Transistoren und Dioden, mit Hilfe eines Impulsgenerators, dessen Ausgang an dem zu messenden Element liegt, und eines Umschalters zur Wahl der Art der Messung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Impulsgenerators (2) an der Meßanordnung (6) liegt und eine Regelschaltung (3) vorgesehen ist, die die Amplitude des Impulsgenerators beeinflußt und bei Messung der Lawinendurchbruchsspannung mit ihrem Eingang über eine Rückkopplung (T₂, 4) an den Ausgang des Impulsgenerators gelegt wird, während bei Messung der Sperrschichtberührungsspannung die Regelschaltung (3) an der freien Elektrode des zu prüfenden Elementes (1) liegt.1. Circuit arrangement with direct display of the measured value for the optional measurement of the avalanche • breakdown voltage and the junction voltage in semiconductor elements, in particular transistors and diodes, with the aid of a pulse generator, the output of which is connected to the element to be measured, and a switch to select the type of measurement, characterized in that the output of the pulse generator (2) is connected to the measuring arrangement (6) and a control circuit (3) is provided which influences the amplitude of the pulse generator and, when the avalanche breakdown voltage is measured, with its input via a feedback (T ₂ , 4) is applied to the output of the pulse generator, while when measuring the junction contact voltage, the control circuit (3) is connected to the free electrode of the element to be tested (1). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang der Regelschaltung (3) eine Gleichrichteranordnung (5) vorgeschaltet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the input of the Control circuit (3) is preceded by a rectifier arrangement (5). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Lawinendurchbruchsspannung eine Transformatoranordnung (T₂) der im Rückkopplungspfad liegenden Gleichrichteranordnung (5) vorgeschaltet ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that a transformer arrangement (T ₂ ) of the rectifier arrangement (5) lying in the feedback path is connected upstream for measuring the avalanche breakdown voltage. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings