CS240502B1 - Zapojenie odstraňujúce vplyv zvodových prúdov a parazitných kapacit na kvázistatickú kapacitno-napaťovú křivku MIS struktury - Google Patents

Description

240502

Vynález sa týká zapojenia odstraňujúcehovplyv zvodových prúdov a parazitných ka-pacit na kvázistatickú kapacitno-napáťovúkřivku MIS štruktúry.

Kvázistatický sposob merania kapacitno--napatových závislosti METAL — INSULA-TOR — SEMICOIýDUCTOR kov — izolant — — polovodič štruktúr v ďalšom umožňujev krátkom čase získat závislost diferenciál-ně] kapacity MIS štruktúry od napátia naštruktúre.

Princip metody spočívá v meraní maléhojednosměrného prúdu rádu 10"12 A, tečú-ceho da štruktúry ako dosledok přiložené-ho s časom lineárně narastajúceho napá-tia. V případe dostatočne pomalých zmiennapátia na štruktúre dostáváme grafickýmzáznamom prechádzajúceho prúdu a napá-tia n štruktúre t. zv. Nízkofrekvenčná ka-pacitno-napáťová závislost MIS štruktúry.Tento sposob merania nízkofrekvenčnej ka-pacitno-napáťovej závislosti MIS štruktúr jez časového i ekonomického hfadiska výhod-nější, ako meranie nízkofrekvenčnej kapa-citno-napáťovej závislosti klasickým spéso-bom, ktorý na meranie diferenciálnej ka-pacity MIS štruktúry využívá kapacitný mostpre velmi nízké frekvencie. Velkým nedo-statkom kvázistatickej metody je citlivostna ohmický prúd tečúci cez izolačný odporvzoriek. Ohmický prúd sa v případe běžné-ho usporiadania pracoviska zapisuje súčas-ne s kapacitným prúdom MIS štruktúry, atým dochádza k deformácii kapacitno-na-páťovej závislosti.

Uvedené nedostatky rieši zapojenie od-straňujúce vplyv zvodových prúdov a para-zitných kapacit na kvázistatickú kapacitno--napáťovú křivku MIS štruktúry podlá vy-nálezu, ktorého podstata je v tom, že dru-há napátová svorka generátore je připoje-ná jednak na tretiu svorku sumačného ob-vodu, jednak na prvú svorku zapisovača ajednak cez odporovo· kapacitný merací bloka cez prúdovo napáťový převodník na dru-hů svorku sumačného obvodu, pričom prvánapátová svorka generátora je připojenána prvú svorku sumačného obvodu, ktoré-ho štvrtá svorka je připojená na druhů svor-ku zapisovača. Ďalej prvá svorka sumačné-ho obvodu je připojená cez uzemněný prvýpremenný odpor a'cez druhý odpor jednakna prvý odpor a jednak na neinvertujícívstup diferenciálneho zosilňovača a ďalejtretia svorka sumačného obvodu je připo-jená cez uzemněný druhý premenný od-por, ďalej cez štvrtý odpor a jednak cezpiaty odpor na štvrtú svorku sumačného· ob-vodu a jednak na invertující vstup diferen-ciálneho zosilňovača. Výhodou zapojenia podlá vynálezu je vneustálom odpočítávání rušivých zložiek — — parazitnej kapacity a zvodového prúduod celkového prúdu a tým sa zabraňuje de-formácii kapacitno-napáťových kriviek MISštruktúry a niekofkonásobne sa zvyšujepřesnost kvázistatickej metody.

Na priloženom výkrese je znázorněné za-pojenie odstraňujúce vplyv zvodových prú-dov a parazitných kapacit na kvázistatickúkapacitno-napáťovú křivku MIS štruktúry. V zapojení je druhá napátová svorka 19generátora 4 připojená jednak na tretiusvorku 3 sumačného· obvodu 15, jednak naprvú svorku x zapisovača 17 a jednak cezodporovo kapacitný merací blok 5, cez prú-dovo napáťový převodník 6 na druhů svor-ku 2 sumačného obvodu 15. Prvá napáťo-vá svorka 18 generátora 4 je připojená, naprvú svorku 1 sumačného obvodu 15, kto-rého štvrtá svorka 16 je připojená na dru-hů svorku y zapisovača 17. Ďalej prvá svorka 1 sumačného obvodu15 je připojená cez uzemněný prvý premen-ný odpor 7 a cez druhý odpor 9 jednak naprvý odpor 8 a jednak na neinvertujúcivstup diferenciálneho zosilňovača 10, kto-rého výstup je připojený na štvrtú svor-ku 16 sumačného obvodu 15, pričomdruhá svorka 2 sumačného obvodu 15 jepřipojená cez třetí odpor 11 na invertujú-ci vstup diferenciálneho zosilňovača 10 aďalej tretia svorka 3 sumačného obvodu 15je připojená cez druhý premenný odpor 14,ďalej cez štvrtý odpor 12 jednak cez piatyodpor 13 na štvrtú svorku 16 sumačného·obvodu 15, a jednak na invertujúci vstupdiferenciálneho zosilňovača 10. Úlohou obvodu je získat napatie Uvyst,ktoré je úměrné len kapacitnému prúduIcmis, tečúceho cez štruktúru MIS.

Princip činnosti spočívá v tom, že na vý-stupnej svorke 16 sumačného obvodu 15sa udržiava napatie dané vztahomUvyst = - K2U2 - K3U3 (I) Dá sa ukázat, že pri splnění požadovanýchpodmienok pre napátia U1; U2, U3 a přeno-sové konštanty Kb K2, K3 dosiahneme správ-nu činnost zapojenia.

Pre napatie U platí vztah: (Π)

Napatie U2 je úměrné celkovému prúduštruktúry MIS a parazitnej kapacity CPAR.ný odpor 7, a cez druhý odpor 9 jednak načo· je přenosová konstanta prúdovo-napáťo-vého prevodníka 6.

Pre napátie U2 platí: U2 = K (Irpar + Icrar + Icmis)alebo U2 = K—^- + KCRAr -¾¾ KCmis

KpAR UL Úl (III)

Pre napátie U3 na vstupnej tretei svor-ke 3 sumačného obvodu 15 platí:

Claims (2)

240502 U3 = UG (IV) Předpokládáme, že platí: K2.K = K3 . Rpar (V) a Ki.K‘ = K2 . K . CPAR (VI) pričom hrot meracieho přípravku je spuš-těný tesne nad meranú štruktúru MIS. Vtedy celkový prúd pozostáva z prúdutečúceho cez parazitnú kapacitu CPAR. Otá-čením prvého premenného odporu 7 nasta-víme nulové napatie na štvrtej výstupné)svorky 16 sumačného obvodu 15. Potom při-pojíme meranú štruktúru MIS spuštěnímhrotu meracieho přípravku a zastavíme čin-nost generátora 4, dUG „ . ——— = 0. Na meranej Potom po dosadení vzťahov (II),(IV) do vztahu (I) dostaneme: (III), Uvyst —K‘Ki dUG dt K,K- Ug Rpar - K2K CPAR - - K2K Cmis K3.UG (VII) Po úpravě a dosadení vzťahov. (V), (VI)do vztahu (VII) dostaneme: Uvyst — —K2K Cmis ,.° (VIII) Pretože = konšt., můžeme napísať: Uvyst — K“ . Cmis (IX) kde K“ = —K2K dUG dt Přenosové konstanty Ki a K3 sa dajú na-stavit pomocou prvého a druhého premen-ného odporu 7 a 14. Pri praktickej činnos-ti sa přenosová konstanta Kj nájde tak, že dUr sa uvedu do činnosti generátor 4 - --- · 0, štruktúre MIS je napatie UG — konšt. Celkový prúd struktury MIS sa terazskládá len z prúdu pretekajúceho cez para-zitný odpor Rpar štruktúry MIS. Otáčanímdruhého premenného odporu 14 nastavímeopát nulové napatie na štvrtej svorke 16sumárneho obvodu 15. Takto nastavený sumačný obvod 15 mů-žeme použit pre meranie kapacitno-napa-ťových závislostí štruktúry MIS aj pre ce-lu sériu vzoriek. Pre velmi přesné meraniesa doporučuje nastavovat přenosové kon-štanty IQ a K3 pre každú meranú vzorkuzvlášť. Zoznam symbolov: C — kapacita F Cmk — kapacita štruktúry MIS F Cpar — parazitná kapacita hrotového pří-pravku F Irrar — prúd pretekajúci cez parazitnýodpor štruktúry MIS A Icpar — prúd pretekajúci cez parazitnúkapacitu štruktúry MIS A Icmis — kapacitný prúd štruktúry MIS A K, K1( K2, K3 — přenosové konstanty U — napatie V UG — napatie privádzané na štruktúruMIS V UR — výstupné napatie generátora V Uvyst — výstupné napatie sumačného ob-vodu 15 V Ub U2, U3 — vstupné napátia sumačnéhoobvodu 15 V Rpar — parazitný odpor štruktúry MIS. PREDMET

1. Zapojenie odstraňujúce vplyv zvodovýchprúdov a parazitných kapacit na kvázista-tickú kapacitno-napáťovú křivku MIS štruk-túry, vyznačené tým, že druhá napáťovásvorka (19) generátora (4) je připojenájednak na tretiu svorku (3) sumačného ob-vodu (15), jednak na prvú svorku (x) za-pisovača (17) a jednak cez odporovo ka-pacitný merací blok (5) a cez prúdovona-páťový převodník (6) na druhů svorku (2)sumačného obvodu (15), pričom prvá na-pěťová svorka (18) generátora (4) je při-pojená na prvú svorku (1) sumačného ob- vynAlezu vodu (15), ktorého štvrtá svorka (16) jepřipojená na druhů svorku (y) zapisova-ča (17).

2. Zapojenie pódia bodu 1 vyznačené tým,že prvá svorka (1) sumačného obvodu (15)je připojená cez uzemněný prvý premennýodpor (7) a cez druhý odpor (9), jednak nauzemněný prvý odpor (8) a jednak na ne-invertujúci vstup diferenciálneho zosilňo-vača (10), ktorého výstup je připojený naštvrtú svorku (16) sumačného obvodu (15),pričom druhá svorka (2) sumačného obvo- 240502 du (15) je připojená cez třetí odpor (11)na invertujúci vstup diferenciálneho zosil-ňovača (10) a ďalej tretia svorka (3) su-mačného obvodu (15) je připojená cez. u-zemnený druhý premenný odpor (14), ďa- lej cez štvrtý odpor (12) a. jednak cez pia-ty odpor (13) na štvrtú svorku (16) sumač-ného obvodu (15) a jednak na invertujúcivstup diferenciálneho zosilňovača (10). 1 list výkresov