W artykule zostanie zaprezentowany opis systemu pomiarowego zawierającego zaprojektowaną głowicę pomiarową do pomiarów szumów generowanych przez elementy optoelektroniczne. Przedstawione zostaną wyniki testów funkcjonowania systemu pomiarowego dla diod LED dla prądu wynoszącego ID = 2 mA. Pomiar odbywał się w zakresie małych częstotliwości czyli do 1 kHz. Głowica pomiarowa została zbudowana w sposób minimalizujący wpływ zakłóceń zewnętrznych na działanie układu.
EN
In the paper authors present a special measurement set-up which allows for optoelectronic devices noise measurements. Authors will test the system using LEDs for ID = 2 mA and in frequency range of 1 kHz. The measurement set-up was built in a way to avoid external noise. For research authors chose a group colour LEDs. In the following paper authors present the measurement results of power spectrum density function and time function for the optoelectronic devices.
W artykule opisano zaprojektowany i wykonany system do identyfikacji szumów wybuchowych (RTS – Random Telegraph Signal) występujących w transoptorach typu CNY17. Z metod umożliwiających ocenę parametrów szumów wybuchowych wybrano do realizacji metodę Wzorów Obrazów Szumów – WOS (ang. Noise Scattering Patterns – NSP), która w sposób bardzo prosty pozwala na rozpoznawanie szumów o rozkładach wartości chwilowych gaussowskich i niegaussowskich. Zaprojektowany system składa się z części analogowej umożliwiającej pomiar parametrów sygnału szumowego transoptorów oraz części cyfrowej realizującej przetwarzanie sygnału szumowego. System automatycznie testuje transoptory CNY17, przetwarza uzyskane dane, które następnie są prezentowane na wyświetlaczu graficznym.
EN
In the paper the universal system for identification of Random Telegraph Signal (RTS) noise as a non-Gaussian component of the inherent noise signal in CNY17 optocoupler devices is presented. To identification of RTS noise the Noise Scattering Patterns (NSP) method was chosen. The method allows to identify the Gaussian and non-Gaussian distributions of noise temporary values in a very simple way. Impulses are characterized by constant amplitude and random occurrence of impulses. The system consists of two main parts: the measurement circuit and a data acquisition circuit. The system automatically tests optocouplers and the results are presented on graphic display of the device.
One of the method of electronic device quality and reliability evaluation is observation of its inherent noise. Generally, the inherent noise of semiconductor device consists of Gaussian (i.e. 1/f, shot noise) and non-Gaussian components (i.e. random telegraph signal, RTS). The RTS phenomena usually indicates the presence of large defects in the structure of the material of the device, therefore it can be treated as an indicator of technology quality. In the paper authors present results of RTS investigations in reverse polarized Silicon Carbide Schottky diodes. Devices being studied are commercially available diodes with reverse voltage UR = 600 V. The RTS was observed during device stress by applying high voltage for several minutes and the change in signal parameters were studied.
PL
Jedną z metod do badania jakości i niezawodności elementów elektronicznych jest obserwacja ich szumów własnych, które zawierają składową gaussowską (szum typu 1/f, szum śrutowy) oraz składową niegaussowską (szum RTS). Obecność szumu RTS zazwyczaj wskazuje na defekty w strukturze materiału, z którego jest wykonany element, ale jednocześnie może być doskonałym wskaźnikiem jakości badanego elementu. W artykule autorzy prezentują wyniki pomiarów w zaporowo spolaryzowanych diodach Schottkiego wykonanych z SiC. Badane elementy są powszechnie dostępnymi o UR = 600 V. Szum RTS był obserwowany po kilkuminutowym użytkowaniu badanego elementu w warunkach wysokiego napięcia.
Noise is generated in all semiconductor devices. The intensity of these fluctuations depends on used elements, manufacturing process, operating conditions and device type. The result noise is a superposition of different kinds of fluctuations like thermal noise, generation-recombination noise, 1/f noise, shot noise and Random Telegraph Signal (RTS) noise. The last one, RTS noise is observed as nonstationary impulse fluctuations. Unfortunately, it is hard to notice and investigate the RTS because of DC component value in contradiction to small amplitude of noise impulses. In the paper a simple filtrating system which removes the DC component without AC signal distortion is presented. Example oscilloscope measurement results and their analysis are also shown.
PL
Szum jest generowany przez wszystkie urządzenia półprzewodnikowe. Szum wynikowy jest zwykle efektem superpozycji różnych rodzajów fluktuacji: szumu termicznego, szumu generacyjno-rekombinacyjnego, szumu 1/f i RTS. Ten ostatni, Random Telegraph Signal, jest obserwowany jako pojedyncze, niestacjonarne impulsy w badanym sygnale. Niestety, z powodu małej amplitudy oraz znacznej wartości składowej stałej, szum RTS jest bardzo trudny do obserwacji, co znacząco utrudnia jego badanie. W celu zwiększenia dokładności pomiaru, należy usunąć składową stałą z badanego sygnału. W artykule przedstawiono system odzyskujący składową stałą, a następnie odejmujący ją od sygnału wejściowego. W efekcie w sygnale wyjściowym otrzymuje się sygnał bez składowej stałej, w którym łatwiej jest zaobserwować i zbadać przebieg RTS.
Przytoczono charakterystyczne parametry szumu wybuchowego RTS (Random Telegraph Signal). Przedstawiono algorytm programowego generatora szumów RTS. Algorytm został wyposażony w możliwość dodawania do wygenerowanych impulsów RTS szumu białego oraz szumu typu 1/f. Przedstawiono przykładowe realizacje wygenerowanych przebiegów.
EN
There are parameters of Random Telegraph Signal (RTS) noise are described in the paper. Also there is the algorithm of software RTS generator. The presented algorithm allows to generate the RTS noise with 1/f noise and white noise components. In the paper the examples of generated process are quoted.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper a new method of Random Telegraph Signal (RTS) noise identification is presented. The method is based on a standardized histogram of instantaneous noise values and processing by Gram-Charlier series. To find a device generating RTS noise by the presented method one should count the number of significant coefficients of the Gram-Charlier series. This would allow to recognize the type of noise. There is always one (first) significant coefficient (c0) representing Gaussian noise. If additional coefficients cr (where r > 0) appear it means that RTS noise (two-level as well as multiple-level) is detected. The coefficient representing the Gaussian component always has the highest value of all. The application of this method will be presented on the example of four devices, each with different noise (pure Gaussian noise signal, noise signal with two-level RTS noise, noise signal with three-level RTS noise and noise signal with not precisely visible occurrence of RTS noise).
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, a method of estimation of parameters of Gaussian and non-Gaussian components in the noise signal of semiconductor devices in a frequency domain is proposed. The method is based on composing estimators of two spectra, corresponding to 1/fα noise (Gaussian component) and two-level RTS noise (non-Gaussian component). The proposed method can be applied for precise evaluation of the corner RTS frequency fRTS in the noise spectrum.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, localization of a source of random telegraph signal noise (RTS noise) in optocoupler devices of CNY 17 type was defined. The equivalent noise circuit in low frequency noise for these types of optocouplers was proposed.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the automatic and universal system for identi.cation of Random Telegraph Signal (RTS) noise as a non-Gaussian component of the inherent noise signal of semiconductor devices is presented. The system for data acquisition and processing is described. Histograms of the instantaneous values of the noise signals are calculated as the basis for analysis of the noise signal to determine the number of local maxima of histograms and to evaluate the number of RTS noise levels. The presented system does not need supervisor control of identi.cation results.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Noise signals containing two components with different distribution of current values of the noise signal, i.e. a component with Gaussian distribution and a component with non-Gaussian distribution, were analyzed. The non-Gaussian component was recognized as Random Telegraph Signal (RTS) noise. The method which enables RTS noise identification was presented. The results of an identification of RTS noise in inherent noise signals of type CNY17 optocoupler devices are included. The quality of the proposed method was verified on the base of histograms of two components of noise signal and on the base of the Noise Scattering Pattern (NSP) method.
Zaprezentowano wyniki pomiarów szumów m. cz. diod transoptorów oraz wyniki badań stacjonarności tych przebiegów. Test stacjonarności zastosowano do parametrów statystycznych przebiegów szumowych, takich jak wartość średnia, wariancja, skośność oraz kurtoza. Stwierdzono, że niemal wszystkie przebiegi szumowe diod transoptorów były stacjonarne.
EN
The results of low frequency noise measurements of diodes of optocouplers were presented as well as a stationarity evaluation of their inherent low frequency noise. The test for stationarity was applied for statistical parameters of inherent noise: mean value, variance, skewness, kurtosis. It was found that almost statistical parameters of measured noise fulfilled the test for stationarity.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.