DE2158033C3 - Verfahren zum Prüfen der Kreuzmodulationsfestigkeit von PIN-Dioden bzw. PSN-Dioden - Google Patents

Description

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 zu Gradationsverzerrungen führen, für welche das Auge

zeichnet, daß der festgelegte Prozentsatz 10% beträgt

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß vor der Messung die Amplitude der angelegten Wechselspannung kurzzeitig wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Messung kurzzeitig eine Gleichspannung überlagert wird.

relativ unempfindlich ist Der zulässige Eingangssignalpegel darf in diesem FaIJe viel größer sein. Weiterhin werden bsi Einfall eines starken Nutzsenders die PIN- bzw. PSN-Dioden über dem Regelkreis in einen erhöht 25 Arbeitspunkt gesteuert, bei dem verhältnismäßig kleine Modulationsverzerrungen auftreten. Der Einfall eines starken Störsenders ist für den Regelkreis ohne wesentliche Bedeutung, da durch die ZF-Selektion verhindert wird, daß das Signal des Störsenders in den

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 30 Demodulator gelangt, von dem der Istwert für den

zeichnet daß während der Meßzeit der Wechselspannung kurzzeitig Gleichspannungsimpulse überlagert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Wechselspannung während der Meßzeit kurzzeitig hochfrequente Impulse überlagert werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der kreuzmodulationsfestigkeit von PIN- bzw. PSN-Dioden.

Als PIN-Dioden werden solche Dioden bezeichnet.

Regelkreis abgenommen wird. Bei Einfall eines starken Störsenders ist es deshalb wahrscheinlich, daß die Dioden in einem Arbeitspunkt gesteuert werden, bei dem starke Kreuzmodulationsverzerrumgen auftreten.

Es wäre an sich zu erwarten, daß die Kreuzmodulationsfestigkeit von PIN- bzw. PSN-Dioden in einfacher Weise über die Messung der Trägerlebensdauer möglich wäre, weil diese relativ einfach meßbar ist Der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen haben jedoch gezeigt daß die zulässige Störspannung für 1% Kreuzmedulation trotz gleicher Lebensdauer um eine Zehnerpotenz differieren kann. Daher wäre die Kreuzmodulationsfestigkeit der Dioden nur mit einem Verfahren meßbar, bei dem das Signal eines stark modulierten Senders und das Signal eines schwach modulierten Senders, der auf einer anderen Frequenz arbeitet auf das Meßobjekt gegeben werden. Am Ausgang des Meßobjekts wird dabei der schwache Sender mittels eines Bandpasses ausgefiltert und die

welche zwischen ihrem p-leitenden und n-leitenden 50 Größe der Amplituden bestimmt wie dies beispielswei-

Gebiet ein eigenleitendes Gebiet besitzen. Da es in der Praxis schwierig ist, einen ideal eigenleitenden Halbleiter zu realisieren, wird das eigenleitende Gebiet in der Regel einen schwachen Dotierungsüberschuß eines se aus »Halbleitermeßtechnik« von R. Anders, Akademie-Verlag Berlin 1969, S. 63 bis 74, bekannt geworden ist Der Aufwand für eine derartige Messung ist aber erheblich, weil die entstehende Kreuzmodula-

Leistungstyps besitzen, d. h, das zwischen dem p-leiten- 55 tion insbesondere stark vom Arbeitspunkt der Diode

den und η-leitenden Gebieten liegende Gebiet wird in der Praxis entweder schwach η-leitend oder schwach p-leitend sein. Im deutschen Sprachgebrauch hat es sich eingebürgert, dieses schwach leitende Gebiet mit dem Buchstaben Szu bezeichnen.

Derartige PIN- bzw. PSN-Dioden eignen sich besonders für eine Verwendung in variablen Dämpfungsgliedern, wobei der sich etwa linear ändernde Durchlaßstrom der Diode gesteuert wird. Weiterhin abhängt Es muß daher für jede Diode der kritischste Punkt gesucht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Prüfung der Kreuzmodulationsfestigkeit von PIN- bzw. PSN-Dioden anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Diode eine Wechselspannung mit einer Frequenz angelegt wird, bei der die Laufzeit der

können derartige Dioden auch zur Verbesserung der 65 Ladungsträger in der J- bzw. S-Zone zu vernachlässigen

Großsignaleigenschaften von Rundfunk- oder Fernsehempfängern an Stelle von Regeltransistoren verwendet werden.

ist, der bei dieser Frequenz über die Diode fließende Gleichstrom gemessen und anschließend die Frequenz soweit erhöht wird, bis die Amplitude des Gleichstroms

auf einen festgelegten Prozentsatz abgefallen ist.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß «lie Frequenz, bei der ein vorgegebener Gleichstrom Über die Diode fließt, näherungsweise umgekehrt proportional _zur Kreuzmodulationsfestigkeit ist Daher S kann zur Ausselektierung von PIN- bzw. PSN-Dioden hinsichtlich Kreuzmodulationsfestigkeit ein Stromwert vorgegeben werden, wobei die Dioden so ausselektiert werden, daß die Kreuzmodulationseigenschaften bei Strömen über diesen vorgegebenen Wert unzureichend sind.

Daß die Messung im vorstehend definierten Sinne zu einer Aussage über die Kreuzmodulationsfestigkeit führt, kann folgendermaßen erklärt werden:

Nimmt man für das Ersatzbild einer PIN- bzw. '5 PSN-Diode eine ideale Diode an, welche lediglich Richtleitereigenschaften besitzt, so muß in das Ersatzbild zunächst eine durch die Sperrschicht der Diode gegebene, parallel zur Diode liegende Kapazität aufgenommen werden. Weiterhin sind für die Bahngebiete außerhalb der Raumladungszone Parallel-ÄC-Clieder charakteristisch, welche zu einem Gesamt-Parallel-KC-Glied zusammengefaßt werden können. Dieses Parallel-ÄC-Glied liegt in Reihe zur vorgenannten Parallelschaltung aus idealer Diode und Sperrschichtkapazität.

Nimmt die Frequenz eines an der Diode stehenden Signals zu, so nimmt der kapazitive Widerstand der kapazitiven Komponente des Ersatzschaltbildes laufend ab, so daß die im Ersatzbild als ideale Diode angenommene Komponente von einer gewissen Grenzfrequenz an praktisch kurzgeschlossen ist, d. h., an dieser Diode fällt dann praktisch keine Spannung mehr ab.

Damit kann die Diode nicht mehr in ihren nichtlinearen Bereich ausgesteuert werden, auch wenn die Spannung der Signale eines starken Senders gemäß den eingangs genannten Verhältnissen groß, beispielsweise etwa gleich 1 Volt ist Es kann also dann bei Frequenzen von Nutzsignalen, für welche die Diode des Ersatzschaltbildes praktisch kurzgeschlossen ist, keine Kreuzmodulation mehr auftreten, da solche Signale die Diode nicht mehr in ihren nichtlinearen Bereich steuern können.

Bestimmt man also die Frequenz, bei der ein an der Diode stehendes Wechselsignal nur noch einen Strom bewirkt, dessen Amplitude im Vergleich zu Signalen mit tieferen Frequenzen auf einen bestimmten Prozentsatz abgefallen ist, so ist damit ein direktes Maß für die Kreuzmodulationsfestigkeit gegeben.

Die Meßfrequenz kann in besonderer Ausgestaltung der Erfindung unter Ausnutzung folgender Eigenschaften von PIN- bzw. PSN-Dioden gewählt werden. Mißt man den durch eine derartige Diode fließenden Strom bei konstanter Amplitude der anliegenden Spannung über der Frequenz, so zeigt sich, daß der Strom mit zunehmender Frequenz abnimmt. Daher wird die Frequenz der hochfrequenten Spannung so gewählt, daß der Wert des über die Diode fließenden Stromes kleiner als ein vorgegebener Prozentsatz, vorzugsweise 10%, des Stromes ist, der bei gleicher Amplitude der anliegenden Spannung Hießt, wenn die Frequenz gegen Null steht.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren. Es zeigt 6j

Fig.l eine Ausführungsform einer Meßschaltung zur Bestimmung der Kreuzmodulationsfestigkeit,

Fig.2 eine weitere Ausführungen! einer Schaltung zur Bestimmung der Kreuzmodulationsfestigkeit.

Gemäß Fig. I liefert ein Hochfrequenzgenerator 1 eine hochfrequente Spannung an eine PIN- bzw. PSN-Diode 2. Dabei kann es sich beispielsweise um eine unmodulierte sinusförmige Spannung mit einem Wert von 2 Ve« bei einer Frequenz von 7 Mhz handeln. In Reihe zur Diode 2 liegt ein Meßwiderstand 4 mit einem Widerstandswert von beispielsweise 1 kß, welcher hochfrequenzmäßig durch eini Kapazität 5 mit einem Kapazitätswert von beispielsweise 0,1 μ¥ überbrückt ist. Bei Dioden mit guten Kreuzmodulationseigenschaften liegt der fließende Gleichstrom unter 10 μ,Α. Steigt der Wert des Stromes über 30 μΑ, so sind auch die Kreuzmodulationseigenschaften bei Signalfrequenzen in der Größenordnung von 50 MHz schlecht. Derartige Dioden werden ausgeschieden. Die Messung des über die Diode 2 fließenden Stroms erfolgt über die Messung der am Meßwiderstand 4 abfallenden Spannung. Diese Messung erfolgt durch ein Meßgerät 3.

Eine weitere Ausführungsform einer Schaltung zur Messung der Kreuzmodulationsfestigkeit von PtN- bzw. PSN-Dioden ist in Fig.2 dargestellt, in der den Elementen nach Fig.l entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In dieser Schaltung wird das Signal des Hochfrequenzgenerators 1 über eine Koppelkapazität 6 auf die Diode 2 gegeben. Der Gleichstrom fließt in dieser Schaltung über einen Widerstand 7 mit einem Widerstandswert von beispielsweise 10 kß in ein Strommeßgerät 8.

Manche PIN-Diodentypen zeigen ein bistabiles Verhalten. Wird nämlich die Hochfrequenzspannung beginnend von kleinen Amplituden erhöht, so fließt zunächst praktisch überhaupt kein Gleichstrom, bis der Strom beim Überschreiten eines Schwellwertes plötzlich auf einen Wert springt, der für die Kreuzmodulationsfestigkeit kennzeichnend ist. Wird die Amplitude der Spannung wieder verkleinert, so existiert ein zweiter Schwellwert, bei dem der Strom wieder zu Null wird. Dieser zweite Schwellwert ist wesentlich kleiner als der erste Schwellwert

Um bei derartigen Dioden dennoch eine eindeutige Messung durchführen zu können, wird die Spannung in Weiterbildung der Erfindung kurz vor Beginn der Auswertung der Messung weit über ihren normalen Wert erhöht — z. B. von 2 auf 5 V —,um die Zündung der Diode zu gewährleisten.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung können zu diesem Zweck die hochfrequente Spannung während der Meßzeit auch kurzzeitig Gleichspannungsimpulse oder hochfrequente Impulse auf die Diode gegeben werden. Die Einspeisung dieser Impulse kann periodisch oder nichtperiodisch erfolgen Insbesondere kann die Hochfrequenzspannung auch während der Meßzeit periodisch erhöht werden, wobei die Zeit, in der diese Erhöhung erfolgt, klein gegen die Meßzeit (z. B. kleiner alM%)ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Signal des Hochfrequenzsenders 1 auch moduliert werden. In den Schaltungen nach den Fig.l und 2 fließt über die Meßinstrumente 3 und 8 dann ein modulationsfrequenter Wechselstrom, der in einem Wechselspannungsverstärker verstärkt und anschließend hinsichtlich seiner Amplitude ausgewertet wird.

Es sei bemerkt, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von sinusförmigen hochfrequenten Spannungen beschränkt ist. Vielmehr können auch nichtsinusförmige hochfrequente Signale für die Messung verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere auch deshalb vorteilhaft, da nicht nur diskrete Einzelbauelemente, sondern auch entsprechend Elemente in integrierte Schaltungen auf diese Weise hinsichtlich ihrer Kreuzmodulationsfestigkeit untersucht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   • 1. Verfahren zur Prüfung der Kreuzmodulationsfestigkeit von PIN- bzw. PSN-Dioden, dadurch gekennzeichnet, daß an die Diode (2) eine Wechselspannung (1) mit einer Frequenz angelegt fvird, bei der die Laufzeit der Ladungsträger in der I- |)zw. S-Zone zu vernachlässigen ist, der bei dieser Werden Rundfunk- und Fernsehempfänger in der Nähe starker Sender betrieben, so können Eingangsspannungen in der Größenordnung von 5 Volt auftreten. Bei derartig großen Spannungen arbeiten auch PJN- bzw- PSN-Dioden nicht mehr völlig verzerrungsfrei. Es treten daher Kreuzmodulationen und Modulationsverzerrungenauf.

   Aus diesem Grunde ist es wichtig, die Kreuzmodulationsfestigkeit derartiger Dioden zu messen. Diese

   Frequenz über die Diode fließende Gleitstrom io Kreuzmodulation ist eine besonders kritische Größe, da

   beispielsweise in Fernsehempfängern bereits eine Kreuzmodulation von weniger als 1% zu störenden Bildfehlern führt Die Sichtbarkeit dieser Fehler ist insbesondere deshalb groß, weil die Ablenkfrequenzen des Störsenders und des Nutzsenders nicht exakt übereinstimmen. Daher läuft das Bild des Störsenders gegen das Bild des Nutzsenders auf dem Bildschirm des Empfängers durch. Andererseits sind Modulationsverzen-ungen wesentlich weniger störend, da sie lediglich

   gemessen und anschließend die Frequenz sowejt erhöht wird, bis die Amplitude des Gleichstroms auf einen festgelegten Prozentsatz abgefallen ist
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Wechselspannung sinusförmig ist
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennleichnet, daß die angelegte Wechselspannung moduliert ist