Схема. SemTest — измеритель параметров полупроводниковых приборов
Джим Роу разработал прибор (рис.23), названный им SemTest (Semiconductor Tester), который измеряет практически все основные статические параметры практически всех полупроводниковых приборов (за исключением разве что туннельных диодов). Для диодов (включая Шоттки, стабилитроны) измеряются прямое напряжение, напряжение стабилизации или лавинного пробоя (до 600 В), обратный ток при рабочем напряжении 10, 25, 50, 100 В; для светодиодов — прямое напряжение и обратный ток при инверсном напряжении 10В; для биполярных n-p-n и p-n-p транзисторов — напряжение пробоя коллектор-база (при разомкнутой цепи эмиттера) и пробоя коллектор-эмиттер (при разомкнутой цепи базы), обратные токи коллектор-база и коллектор-эмиттер в тех же условиях, коэффициент передачи тока базы при трех значениях тока базы; для полевых транзисторов (jfet, n-канальных и p-канальных МОП) — напряжение отсечки, пороговое напряжение, токи стока при нулевом напряжении затвор-исток и при напряжении отсечки (пороговом), статическая крутизна (IGBT транзисторы тестируются как n-канальные МОП); для динисторов — ток утечки, отпирающее напряжение, ток удержания, для тиристоров и симисторов — дополнительно 3 параметра для разных токов управляющего электрода. 
Конструктивно прибор собран на двух печатных платах. Принципиальная схема платы микроконтроллера показана на рис.24. Канал AN0 АЦП микроконтроллера IC4 используется для измерения текущего напряжения +Vdevice на тестируемом ПП. Реле RELAY 8 коммутирует верхнее плечо делителя напряжения этого канала, переключая диапазон измерения 0…1028 В или 0…102.8 В. Второй канал AN1 АЦП используется для измерения текущего значения тока Idevice через тестируемый ПП. Для этого измеряется напряжение на резисторах 39/10k/2.7M — сенсорах тока, включенных в разрыв земляного электрода тестируемого ПП. Буферный УПТ IC3b с RC фильтром на входе осуществляет развязку и защиту входа АЦП от импульсных бросков тока при переключении режимов. Реле RELAY 7 шунтирует часть резисторов сенсора тока, переключая пределы измерения тока 0…50 мА (при измерении прямых токов) или 0…200 мкА (при измерении токов утечки). Третий канал AN2 АЦП используется для измерения напряжения затвор-исток Vgs полевых транзисторов. Он также оснащен буферным УПТ IC3a с ФНЧ и масштабирующим делителем на входе. IC7 с обрамляющими диодами D3, D4 и триммером VR2 формируют на входе Vref+ микроконтроллера IC4 (в контрольной точке ТР1) прецизионное опорное напряжение 2,49 В для обеспечения предельно высокой точности АЦП.
Повышающий преобразователь напряжения на контроллере IC1 с буферными Q1, Q2, мощным ключевым Q3, повышающем трансформаторе Т1 и выпрямителе D2 формирует напряжения +Vdevice на тестируемом ПП, которые в зависимости от режима выбираются переключателем S2 от 10 В через промежуточные 25 В, 50 В до максимального 100 В. Информация о положении переключателя S2 передается микроконтроллеру с секций переключателя S2b, S2c на линии RA4, RA5. Триммером VR1, входящим в цепь ООС IC1 по постоянному току, при налаживании устанавливают точное значение напряжения Vdevice=10 В в крайнем левом по схеме положении переключателя S2. Реле RELAY 2 переводит преобразователь IC1 в режим с выходным напряжением 600 В, отключая S2 и одновременно контактами RELAY 2b заменяя два параллельных токоограничивающих резистора сопротивлением по 1,0 кОм тремя соединенными последовательно по 33 кОм. Таким образом, в режиме измерения напряжения пробоя максимальный ток через ПП ограничен значением 600 [В]/99 [кОм] = 6 [мА] даже при коротком замыкании. 
Реле RELAY 1 подает питание на преобразователь IC1 только при проведении измерения, обесточивая в дежурном режиме или при установке тестируемого ПП в контактный разъем. Питание прибора осуществляется от внешнего источника напряжением 12 В (с током до 1 А; потребляемый ток в дежурном режиме -выборе кнопками S3…S6 типа ПП и измеряемого параметра — не превышает 65 мА, а в режиме измерения — при нажатой кнопке S7 — повышается до 150…900 мА) через разъем CON1, диод D1 защиты от переполюсовки и интегральный стабилизатор REG1. Буферные IC5, IC6 умощняют выходы микроконтроллера IC4 для управления многочисленными реле. Кроме того, микроконтроллер через линии, подключенные к разъему CON2, выдает результаты измерений и текущий режим на ЖК-модуль 2 строки по 16 знаков, а по линиям S3-S7 с разъема CON4 принимает данные опроса состояния пяти кнопок управления, расположенных на плате коммутации и индикации (рис.25). Кроме уже упомянутых ЖК-дисплея LCD MODULE (с регулятором контрастности VR11), кнопок управления S3…S7 и дюжины реле, коммутирующих по командам микроконтроллера полярности и размерности тестовых токов и напряжений, на этой плате имеется 18-контактный разъем ZIF SOCKET с нулевым усилием соединения (с защелкой), обычно используемый для микроконтроллеров, но, как оказалось, очень удобный и для временного быстрого и надежного подключения диодов, транзисторов и других ПП.
Прецизионные термостабильные источники опорных напряжений IC8, IС9 с генераторами тока IC2aQ4, IC2bQ5 формируют токи баз ±20 мкА, ±100 мкА (RELAY 3 активировано) и ±500 мкА (RELAY 4 активировано), а стабилитроны ZD3, ZD4 с регуляторами VR10a, VR10b формируют регулируемые напряжения затвор-исток соответственно положительной или отрицательной полярности при испытаниях полевых транзисторов с n-каналами или p-каналами. Трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце диаметром 25 мм и высотой 16 мм (Altronics 5300), первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭЛ диаметром 0,8 мм, а вторичная 80 витков ПЭЛ-0,25 мм.
Предостережение. В устройстве в некоторых режимах присутствует смертельно опасное напряжение 600 В, поэтому при налаживания и эксплуатации описанного прибора обязательно строгое соблюдение всех норм электробезопасности при работе с высоковольтным оборудованием!
Прилагаемые файлы: 0213.zip
