УН - підсилювач напруги
Блок вимірювання температури призначений для визначення температури вимірювального столу з досліджуваним напівпровідниковим зразком і температури СВЧ резонатора і складається з цифрового датчика температури і МПУ
Для збору і обробки аналогових сигналів, управління блоками приладу і зв'язку приладу з ПК служить МПУ.
Для визначення величини питомого опору цього зразка необхідно знати залежність пройшла через резонатор НВЧ потужності від значень питомого опору у всій області від 10-2 до 5 · 10 + 4 Ом · см. Для цього проводиться калібрування приладу.
Робота МПУ
МПУ виконаний у вигляді блоку прямокутної форми, розташованої в передній частині приладу «SemiCon - 1» на шасі.
До складу МПУ входять наступні блоки й системи:
мікропроцесорний пристрій з вузлами обробки аналогових даних;
формувач імпульсів управління світлодіодами;
формувач напруг управління генератором НВЧ;
джерело живлення + 24В;
джерело живлення + 12В
підсилювач сигналу детектора;
підсилювач сигналу ємнісного датчика;
Мікропроцесорний пристрій формує необхідні напруги керування генератором СВЧ, імпульси управління світлодіодним випромінювачем, оцифровує і обробляє сигнали з виходу НВЧ детектора, обробляє сигнали органів управління, розташованих на передній панелі приладу, приймає команди від системи управління верхнього рівня, забезпечуючи вимірювання необхідних параметрів.
Розташування основних вузлів МПУ, представлений на малюнку 4.
. 3 Вплив параметрів НВЧ блоку на метрологічні характеристики. Мета роботи. Основні завдання. Вимоги до СВЧ генератору для приладу
Згідно ТУ (додаток) даний прилад працює у вузькому діапазоні температур навколишнього середовища 22 ± 3. Це пов'язано зі зміною параметрів НВЧ блоку:
значна зміна вихідної потужності і частоти НВЧ ГУН при температурах (10 - 40).
На малюнку 5 представлений СВЧ блок і датчик (резонатор).
Таким чином, для розширення можливості приладу і його експлуатації в більш широкому діапазоні температур (10 - 40) необхідно розробити новий СВЧ генератор. Так як експлуатаційні параметри НВЧ генератора в приладі тісно пов'язані з характеристиками СВЧ детектора, для цього необхідно розробити новий СВЧ блок.
Метою даної роботи і є розробка та дослідження роботи СВЧ блоку, характеристики і параметри якого слабо змінюються в області температур від + 10 до + 40. І його застосування в вимірювально-обчислювальному комплексі «SemiCon - 1».
Вимоги до СВЧ генератору для приладу
Для оптимальної роботи приладу потрібна мінімальна необхідна потужність, рівна 30 мВт у всьому діапазоні частот від 1 до 2 ГГц. Це обумовлено тим, що втрати, що вносяться зразком, реєструються як зміна пройшла потужності через СВЧ резонатор, і вона дорівнює:
(1)
, де Р ін - потужність після СВЧ резонатора, - зовнішні добротності петлею зв'язку резонатора, - навантажена добротність порожнього резонатора, - величина зворотна тангенсу кута втрат вимірюваного напівпровідника, k - коефіцієнт включення зразка в резонатор.
Чутливість S o =? f /? E o також є важливою характеристикою, для оптимальної роботи приладу. Так як вона характеризує настройку ГУН на частоту резонатора з зразком і утримання цієї частоти. Мінімальна смуга резонансної кривої визначається добротністю порожнього резонатора. У даному приладі вона становить 1 МГц, що визначає добротність резонатора:
, (2)
де резонансна частота, а - ширина резонансної кривої при рівні в половину потужності (3 дБ).
- вимоги до вихідної потужності НВЧ генератора визначається оптимальної роботою СВЧ резонатора і МПУ.
У даному резонаторі за допомогою петель зв'язку регулюється потужність, яка надходить з генератора в резонатор і з резонатора до квадратичного детектора.
Потужність, що надходить на детектор, визначається параметрами використовуваного СВЧ діода, коефіцієнтом включення напівпровідника в резонатор і діапазоном питомого опору вимірюваних зразків.
Тому параметри НВЧ генератора необхідно розглядати спільно з СВЧ детектором, тобто параметри НВЧ блоку.
Для побудови калібрувальної кривої (малюнок 6), за якою визначається питомий опір напівпровідників, необхідний квадратичний детектор, з досить великої лінійної областю (малюнок 7). Одним з таких є СВЧ діод типу Д408П, який вже використовується ...
