測(cè)試二極管反向恢復(fù)特性的分析儀

但如果測(cè)試比較簡(jiǎn)單，親自動(dòng)手來(lái)檢查反向恢復(fù)時(shí)間是有好處的。這種設(shè)置可以讓你在相同的條件和沒(méi)有這種規(guī)范的測(cè)試設(shè)備下比較不同廠(chǎng)商的設(shè)備，如驅(qū)動(dòng)集成電路的襯底二極管，齊納二極管及標(biāo)準(zhǔn)整流器等。（由于測(cè)試參數(shù)有很多組合，直接比較數(shù)據(jù)不太現(xiàn)實(shí)。）切記，反向恢復(fù)時(shí)間不一定越短越好。速度較慢的二極管也很有用。速度較慢的二極管可以生成較短的停滯時(shí)間，提高轉(zhuǎn)換器的效率，并提供其它一些優(yōu)勢(shì)（參考1）。

根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)例我們研究了一種測(cè)試儀，它只用一些廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)元件，可以檢測(cè)反向恢復(fù)時(shí)間。為了簡(jiǎn)化測(cè)試，測(cè)試條件是固定的，可以將測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化，并提供了一個(gè)供比較的共同標(biāo)準(zhǔn)。這些條件能99%地適合將要測(cè)試的設(shè)備。測(cè)試的正向電流低到足以保證小開(kāi)關(guān)二極管的安全工作，高到足以克服較大設(shè)備中的電容性影響。

電路的核心有一個(gè)二極管與 電阻器組成的邏輯與(AND)門(mén)，與門(mén)的二極管為DUT（被測(cè)設(shè)備，圖1）。IC1緩沖觸發(fā)器IC2A，后者可產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)與門(mén)的反相方波。R35將DUT的正向電流設(shè)為75mA左右。有了合適的二極管，與門(mén)的輸出總保持較低，因?yàn)槠漭敵鲋豢偸禽^小。但真正的二極管在躍遷后保持導(dǎo)通，在R35兩端生成一個(gè)正向脈沖。電路并未采用直接測(cè)試這脈沖寬度的強(qiáng)制方法，而是使用一個(gè)精巧的方案。R19/C15網(wǎng)絡(luò)對(duì)脈沖求出平均值，并將得出的電壓放大、顯示出來(lái)。因?yàn)闇y(cè)量頻率固定在50kHz，所以必須有一個(gè)正確的比例因子。

真正的二極管還有一個(gè)正向電壓，用來(lái)對(duì)結(jié)果求平均值。Q3可解決此問(wèn)題：對(duì)通過(guò)IC4A的正向電壓進(jìn)行采樣，并從通過(guò)R32的輸出電壓中減去該值。改變放大器IC4C的增益可設(shè)定不同的范圍。在這種情況下，范圍是1、2、5、5的順序，這很適合電路用作指示設(shè)備的電流計(jì)。可以改變R8到R22值輕松地來(lái)創(chuàng)建其它范圍。這種測(cè)量方式的最大優(yōu)勢(shì)是它只處理直流或低頻信號(hào)，無(wú)需快速的比較器或取樣器，但仍可解析到數(shù)百微微秒的精度。

內(nèi)置的IC3振蕩器可生成時(shí)鐘信號(hào)。其時(shí)鐘頻率為800kHz，并可分解到更低的值而在Q3上產(chǎn)生50-kHz的參考信號(hào)。另一可選的緩慢模式可用于那些需要慢于5?s的測(cè)試設(shè)備。插入L1線(xiàn)圈會(huì)將時(shí)鐘頻率降低到80kHz，使你可測(cè)量快達(dá)50?s的反向恢復(fù)時(shí)間。IC2可生成測(cè)試波形，并以50-kHz的時(shí)鐘速率偏移信號(hào)。前導(dǎo)階段與后續(xù)階段退出D5/R6與門(mén)，產(chǎn)生一個(gè)位于導(dǎo)通周期中心的采樣脈沖。因?yàn)椴蓸优c躍遷無(wú)關(guān)，不需要特別快或非常精確。C1轉(zhuǎn)移采樣脈沖并提供一個(gè)方便的預(yù)觸發(fā)信號(hào)，后者由Q1進(jìn)行緩沖。這種選擇可在將示波器連接到DUT的陽(yáng)極時(shí)，方便用戶(hù)觀(guān)察波形。

IC2B的針腳8是未使用的輸出端，饋入一個(gè)負(fù)電壓發(fā)生器，作為輸出IC4的偏置源，使其達(dá)到真實(shí)零點(diǎn)。測(cè)量電路通過(guò)一個(gè)采用IC4D的電源接受9V電池的功率。LED作為針對(duì)5.5V的基準(zhǔn)并提供某些溫度補(bǔ)償，因?yàn)榉聪蚧謴?fù)時(shí)間受環(huán)境溫度影響非常大。

也可以對(duì)電路進(jìn)行某些調(diào)整。例如，不插入二極管，而將調(diào)節(jié)測(cè)試點(diǎn)1至4短路。在10ns或25-ns內(nèi)，RV2（在此范圍內(nèi)為0ns）可達(dá)到中等大小的讀數(shù)。將短路移到調(diào)節(jié)測(cè)試點(diǎn)3、R1和RV1，從而提供VF抵消來(lái)讀取相同的值。重復(fù)此過(guò)程，直到讀數(shù)與短路的位置無(wú)關(guān)為止。由于放大器的偏移這種調(diào)節(jié)與零值實(shí)現(xiàn)了交互。

現(xiàn)在，可以消除VF的影響了?？梢酝ㄟ^(guò)短接調(diào)節(jié)測(cè)試點(diǎn)1和4調(diào)節(jié)0ns，及調(diào)節(jié)RV2來(lái)讀取在10-ns范圍內(nèi)的零值。這種調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生0ns，且正方向上的典型偏移為1到2ns。時(shí)序的剩余時(shí)滯及電荷注入影響造成了偏移。通常，這種偏移比較小、穩(wěn)定且恒定，并不會(huì)造成什么問(wèn)題。如果需要微微秒級(jí)別的絕對(duì)準(zhǔn)確，就應(yīng)該測(cè)試已知的非?？斓亩O管，如FD700或BAY82，并調(diào)節(jié)0ns來(lái)讀取其實(shí)際的值。如果找不到這種二極管，可以隨意地將該值偏移1.5ns。這種調(diào)節(jié)通常足可達(dá)到±500-ps的準(zhǔn)確率。肖特基二極管不適合這種調(diào)節(jié)。盡管其恢復(fù)時(shí)間較短，但它們有較高的電容及不可忽視的漏電流，也會(huì)生成非零值的讀數(shù)。電容較小的混合型二極管過(guò)于脆弱，也不適合這種測(cè)試儀。

參考資料
1. Vlemincq,Louis,“Slowdiodesorhandytimingdevices?”EDN,Sept16,2004,pg83.