DE19814978A1

DE19814978A1 - Verfahren zur Messung strominduzierter Temperaturänderungen eines Objektes

Info

Publication number: DE19814978A1
Application number: DE19814978A
Authority: DE
Inventors: Joerg Rappich; Helmut Tributsch
Original assignee: Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Current assignee: Hahn Meitner Institut Berlin GmbH
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2018-04-04
Also published as: DE19814978C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur strominduzierten Temperaturänderungsmessung eines Objektes, bei dem periodische Temperaturänderungen des Objektes zwischen zwei Objektzuständen mittels einer Schalteinheit (7) herbeigeführt werden. Eine Infrarotkamera (2) ist zum Aufnehmen von zwei thermographischen Objektbildern in einer Temperaturänderungsperiode mit festgelegter Phasenlage eingerichtet, so daß die Objektbilder jeweils einem Objektzustand entsprechen. Digitalisierte Objektbilder gleichen Objektzustandes werden in einer jeweils zugeordneten ersten Speichereinheit beziehungsweise zweiten Speichereinheit aufsummiert, bis ein zuvor festgelegtes Kriterium erfüllt wird. Anschließend wird eine Differenz zwischen der ersten Speichereinheit und der zweiten Speichereinheit gebildet und das so berechnete Differenzbild in einem Differenzbildspeicher gespeichert. Als Objekt wird erfindungsgemäß ein Halbleiterbauelement (13) verwendet und die Temperaturänderung durch Unterbrechen und Schließen eines das Halbleiterbauelement (13) umfassenden äußeren Leiterkreises (4) mittels der Schalteinheit (7) herbeigeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stromindu zierten Temperaturänderungsmessung eines Objektes, bei dem periodische Temperaturänderungen des Objek tes zwischen zwei Objektzuständen mittels einer Schalteinheit herbeigeführt und zwei thermographi sche Objektbilder in einer Temperaturänderungspe riode mit festgelegter, einem Objektzustand ent sprechenden Phasenlage von einer Infrarotkamera aufgenommen werden, bei dem digitalisierte Objekt bilder gleicher Objektzustände in einer jeweils zu geordneten ersten Speichereinheit beziehungsweise zweiten Speichereinheit bis zum Erreichen eines festgelegten Abbruchkriteriums aufsummiert werden, anschließend eine Differenz zwischen den Werten der ersten Speichereinheit und der zweiten Speicher einheit gebildet und das so berechnete Differenz bild in einem Differenzbildspeicher gespeichert wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der an der Techni schen Fachhochschule Berlin im Fachbereich Mathema tik/Physik 1996 angefertigten Diplomarbeit von Michael Volkmann mit dem Titel "EKG-getriggerte Thermographie" bereits bekannt. Dort ist ein Steue rungsverfahren offenbart, bei dem die periodische Aufnahme thermographischer Bilder eines Objektes mit dem Unterbrechen und Schließen eines Stromkrei ses, in den das Objekt integriert ist, synchroni siert wird. Dabei werden bei unterbrochenem bezie hungsweise geschlossenem Stromkreis aufgenommene Bilder in zwei zugeordneten Speichereinheiten über mehrere Schaltperioden hinweg aufsummiert, wodurch sich das Signal-Rausch-Verhältnis der Messung ver bessert. Anschließend wird ein Differenzbild der beiden Speichereinheiten berechnet.

Aus dem in dem Journal of Nondestructive Evalua tion, Vol. 8, No. 2, 1989 erschienenen Artikel "Synchronous Thermal Wave IR Video Imaging for Nondestructive Evaluation" von P. K. Kuo, T. Ahmed, L. D. Favro et al. ist ein Verfahren zur Verbes serung der Auflösung thermographischer Videobilder bekannt, bei dem ein Teil der Infrarotstrahlung eines periodisch, pulsartig aufgeheizten Objektes von einer Infrarotkamera aufgenommen wird. Für einen Probenaufheizpuls sind eine erste Verzöge rungsdauer und eine zweite Verzögerungsdauer wähl bar, nach denen die Infrarotkamera zum Aufnehmen jeweils eines Bildes angesteuert wird. Über mehrere Aufheizzyklen hinweg werden Bilder gleicher Ver zögerungsdauer in zwei zugeordneten Speichereinhei ten aufsummiert und die Datenwerte dieser beiden Speichereinheiten anschließend nach Erreichen eines passend festgelegten Kriteriums voneinander abgezo gen. Auf diese Weise verringert sich das. Verhältnis des statistischen Rauschens zum Meßsignal und die Auflösung der Messung wird erhöht. Mit dem be schriebenen Verfahren wird jedoch lediglich das Aufheizen von Beschichtungen infolge eines tech nisch aufwendigen Protonenbeschusses untersucht.

Aus dem in der Druckschrift zur 26^th IEEE Photovol taic Specialists Conference, Anaheim 1997 auf Seite 551 erschienenen Artikel "Thermosensoric Localisa tion of Defects in CIS Solar Modules" von W. Gross, J. Zettner, H. Scheuerpflug et al. ist die Verwen dung einer Infrarotkamera mit hoher Temperaturauf lösung zum Auffinden von Fehlstellen in Solarzellen unter Betriebsbedingungen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem durch Aufnehmen hochaufgelöster thermogra phischer Objektbilder elektrische Eigenschaften des Objektes ortsaufgelöst unter Betriebsbedingungen qualitativ und quantitativ untersucht werden kön nen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Objekt ein Halbleiterbauelement verwendet wird und die Temperaturänderung durch Unterbrechen und Schließen eines das Halbleiterbauelement umfas senden äußeren Leiterkreises mittels der Schaltein heit herbeigeführt wird.

Durch die Verwendung eines in einen Leiterkreis integrierten Halbleiterbauelementes kann erst durch die hohe Temperaturauflösung des Verfahrens eine aussagekräftige thermographische Abbildung des Halbleiterbauelementes erzeugt werden. Die Thermo bilder des Halbleiterbauelementes geben qualitativ durch schnelle Inaugenscheinnahme und quantitativ durch Verarbeitung der Datenwerte bestimmter Bild punkte Auskunft über Fehlstellen und Verunreini gungen.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird als Halbleiterbauelement eine Diode verwendet und durch das Schließen des Leiterkreises eine Spannungsquelle an die Diode geschaltet.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemä ßen Verfahrens wird als Halbleiterbauelement eine belichtete Solarzelle eingesetzt und durch das Schließen des Leiterkreises die Solarzelle an eine Last geschaltet. In einer diesbezüglich zweckmäßi gen Weiterentwicklung wird die Solarzelle von einem Laser, insbesondere von einem Argonionenlaser, belichtet. Vorteilhafterweise werden die Solar zellen als Solarzellenfeld beziehungsweise Solar zellenfassade verschaltet und integral vermessen. In einer weiteren diesbezüglich zweckmäßigen Wei terentwicklung werden die Bilddatenwerte des Diffe renzbildspeichers durch die entsprechenden Bild datenwerte der ersten Speichereinheit, die um den bei der Messung herrschenden Raumtemperaturwert vermindert wurden, dividiert, so daß die berech neten Bilddaten die Energiequantenausbeute der Solarzelle ortsaufgelöst darstellen. Durch Multi plikation der Energiequantenausbeute mit einem Faktor, der aus dem Quotienten einer Photonenener gie der belichtenden Lichtteilchen und dem Produkt aus einer an der angeschalteten Last entstandenen Photospannung mit der Elementarladungskonstanten berechnet wird, wird durch die berechneten Daten werte eine innere Quantenausbeute der Solarzelle ortsaufgelöst dargestellt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfin dung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens eingerichteten Vorrichtung zur Unter suchung einer Diode,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens eingerichteten Vorrichtung zur Unter suchung einer Solarzelle,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Zeitab folge der Steuerungsbefehle gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Vorrichtung zur Untersuchung einer Diode 1 als Halbleiterbauelement, wobei eine ge eichte Infrarotkamera 2 zum Aufnehmen von Infra rotstrahlung 3 der Diode 1 und zum Umrechnen der aufgenommenen Strahlungsintensitäten in Temperatur werte eingerichtet ist. Die Diode 1 ist in einem Leiterkreis 4 integriert, der ein Gleichspannungs netzgerät 5, elektrische Leitungen 6 und als Schalteinheit ein Relais 7 umfaßt, das über eine Relaissteuerungsleitung 8 mit einer in Fig. 1 nicht dargestellten Multifunktionskarte eines Einzel platzrechners 9 verbunden ist. Eine Kameraan schlußleitung 10 ist zur Übertragung thermographi scher Analogbilder von der Infrarotkamera 2 auf eine Digitalisierungseinheit 11 eingerichtet, die über einen Datenübertragungsbus 12 mit Bauteilen des Einzelplatzrechners 9 und insbesondere mit der Multifunktionskarte verbunden ist.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Vorrichtung zur Untersuchung einer Solarzelle 13 als Halbleiterbauelement, wobei in Fig. 1 und Fig. 2 sich entsprechende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zum Be lichten der Solarzelle 13 erzeugt ein Argonionen laser 14 einen Laserstrahl 15, der über einen Um lenkspiegel 16 und eine zur Aufweitung des gebün delten Laserstrahles 15 eingerichtete Zerstreuungs linse 17 zur Solarzelle 13 geführt wird. Die Auf weitung des Laserstrahls 15 ist dabei derart auf die Größe der Solarzelle 13 abgestimmt, daß die gesamte Oberfläche der Solarzelle 13 belichtet ist. Der die Solarzelle 13 umfassende Leiterkreis 4 weist neben den elektrischen Leitungen 6 und dem Relais 7 als Last einen Lastwiderstand 18 auf.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines Steuerprogramms zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfah rens in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 oder Fig. 2. Nach einem Startvorgang 19 des Steuerungsprogramms wird ein Bediener in einem Eingabeaufforderungs schritt 20 aufgefordert, dem Programm Eingabepara meter wie Bildzahl, Wartedauer und Verzögerungs dauer anzugeben, wobei der Bildzahlparameter die Anzahl der zu durchlaufenden Programmzyklen be stimmt und die Parameter Wartedauer und Verzöge rungsdauer Zeiträume festlegen, in denen sich ein Temperaturgleichgewicht im Halbleiterbauelement bei geschlossenem beziehungsweise geöffnetem Leiter kreis 4 einstellt.

Anschließend beginnt das Steuerungsprogramm mit einer Initialisierungsprozedur 21, die das Festle gen von Speicherbereichen eines Direktzugriffsspei chers des Einzelplatzrechners 9 und die Definition von während des Ablaufs des Steuerungsprogramms verwendeten Variablen umfaßt. In einem parallel zur Initialisierungsprozedur 21 durchgeführten Ein stellschritt 22 wird die Infrarotkamera 2 vom Be diener bezüglich des Halbleiterbauelementes 1, 13 ausgerichtet und deren Empfindlichkeit manuell den jeweiligen Meßbedingungen angepaßt. Während eines sich anschließenden Schließvorganges 23 erhält das Relais 7 über die Multifunktionskarte des Einzel platzrechners 9 einen Steuerbefehl zum Schließen des Leiterkreises 4.

Die Infrarotkamera 2 überträgt die von ihr aufge nommenen thermographischen Bilder mit einer Bild folgefrequenz von beispielsweise 25 Hertz auf die Digitalisierungseinheit 11, die die analogen Bilder innerhalb weniger Millisekunden digitalisiert, so daß der gesamte Bilddigitalisierungsprozeß vor dem Empfang des nächsten von der Infrarotkamera 2 über tragenen Bildes abgeschlossen ist. Zum Festlegen und Koordinieren der Zeitpunkte beziehungsweise Zeitabläufe des Verfahrens weist die Multifunk tionskarte einen Taktgeber auf, mit dessen Hilfe in einem Wartevorgang 24 festgestellt wird, wann die zuvor definierte Wartedauer verstrichen ist, um mit einem Steuerungsbefehl eines nachfolgenden Ein fangvorganges 25 die Digitalisierungseinheit 11 zum Festhalten eines Bildes anzuweisen.

Um die Intensität einer Untergrundinfrarotstrah lung, die auch bei unterbrochenem Leiterkreis 4 von dem Halbleiterbauelement 1, 13 erzeugt wird und zusätzliche Streuintensität sonstiger Infrarot strahlung enthält, von der Intensität der Infrarot strahlung 3 zu trennen, die durch den elektrischen Strom erzeugt wird, wird die bei geöffnetem Relais 7 aufgenommene Intensität der Infrarotstrahlung 3 von der bei geschlossenem Relais 7 aufgenommenen abgezogen. Dazu erhält das Relais 7 in einem Relaisunterbrechungsvorgang 26 einen Steuerungs befehl zum Unterbrechen des Leiterkreises 4. In einem hierzu im wesentlichen gleichzeitig einge leiteten Speichervorgang 27 wird das zuvor bei geschlossenem Leiterkreis 4 digitalisierte und festgehaltene Bild in einer ersten Speichereinheit abgelegt, die einem durch die Initialisierungspro zedur 21 festgelegten Bereich des Direktzugriffs speichers des Einzelplatzrechners 9 entspricht. Ein Verzögerungsschritt 28 dient zum Verstreichenlassen der zuvor festgelegten Verzögerungsdauer, in dessen Verlauf sich ein Temperaturgleichgewicht des Halb leiterbauelements 1, 13 bei unterbrochenem Leiter kreis 4 einstellt.

In einem sich anschließenden Einfangvorgang 29 wird die Digitalisierungseinheit 11 erneut angewiesen, ein thermographisches Bild festzuhalten, das jedoch nun der Untergrundinfrarotstrahlung der Diode 1 entspricht. Nach erneutem Schließen des Leiterkrei ses 4 in einem Schließvorgang 30 wird in einem nachfolgenden Speichervorgang 31 das Infrarotbild der Untergrundinfrarotstrahlung in einer zweiten Speichereinheit gespeichert, die ebenfalls einem Speicherbereich des Direktzugriffsspeichers ent spricht. Anschließend wird in einem Wartevorgang 32 erneut das sich in der Wartedauer einstellende Temperaturgleichgewicht des Halbleiterbauelements 1, 13 bei unterbrochenem Leiterkreis 4 abgewartet und das Ende einer Schleifenstruktur des Steue rungsprogramms erreicht.

In einem Vergleichsvorgang 33 wird die Anzahl der Schleifendurchläufe mit dem zuvor angegebenen Bild zahlparameter verglichen. Ist die Anzahl der Schleifendurchläufe kleiner als der Bildzahlparame ter, wird die Digitalisierungseinheit 11 in dem Einfangvorgang 25 zum Festhalten eines weiteren Bildes angewiesen, und der beschriebene Zyklus beginnt von neuem, wobei die jeweiligen Bilder in der ersten Speichereinheit beziehungsweise zweiten Speichereinheit aufsummiert werden. Durch das Auf summieren der thermographischen Bilder wird der Rauschanteil des Gesamtbildes aufgrund der sta tistischen Rauschverteilung geringer.

Entspricht die Anzahl der durchlaufenen Schleifen zyklen dem Bildzahlparameter, berechnet das Steue rungsprogramm in einem Subtraktionsschritt 34 das Differenzbild durch Subtraktion der entsprechenden Datenwerte der zweiten Speichereinheit von der ersten Speichereinheit und speichert die Differenz datenwerte in einem Differenzbildspeicher. Schließ lich wird das Steuerungsprogramm durch einen Be endigungsschritt 35 beendet.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Zeitabfolge der Steuerungsbefehle gemäß Fig. 3. Bei dem dort dargestellten zweidimensionalen Koordina tensystem ist der durch das Halbleiterbauelement 1, 13 fließende Strom I als Ordinate 36 und der Zeit verlauf t der Steuerungsbefehle als Abszisse 37 abgetragen. Unterhalb der Abszisse 37 sind Schalt befehle an das Relais 7 durch nach oben zeigende Pfeile 23, 26, 30 dargestellt, wobei die nach unten zeigenden Pfeile 25, 29 an die Digitalisierungsein heit 11 gerichteten Steuerungsbefehlen entsprechen, ein thermographisches Bild festzuhalten.

Das Steuerungsprogramm beginnt mit dem Schließvor gang 23, in dessen Verlauf der Leiterkreis 4 zum Zeitpunkt t₁ geschlossen wird, wodurch das Halblei terbauelement 1, 13 von einem Strom durchflossen oder eine Photospannung erzeugt wird. Innerhalb der typischerweise 10 Sekunden langen Wartedauer 38 hat sich in dem Halbleiterbauelement 1, 13 ein Tempera turgleichgewicht eingestellt. Zum Zeitpunkt t₂ wird der Einfangvorgang 25 eingeleitet, wobei die Multi funktionskarte die Digitalisierungseinheit 11 zum Festhalten eines Bildes ansteuert. Bei dem im we sentlichen gleichzeitig stattfindenden Relaisöff nungsvorgang 26 unterbricht das Relais 7 den Lei terkreis 4. Innerhalb der typischerweise 10 Sekun den langen Verzögerungsdauer 39 stellt sich wiede rum ein stationärer Zustand des Halbleiterbauele mentes 1, 13 ein. Nach Ablauf der Verzögerungsdauer 39 zum Zeitpunkt t₃ weist die Multifunktionskarte die Digitalisierungseinheit 11 in dem Einfangvor gang 29 zum Festhalten eines weiteren Bildes und durch den Schließvorgang 30 das Relais 7 zum Schließen des Leiterkreises 4 an. In einer bevor zugten Ausgestaltung wiederholt sich die beschrie bene Schaltfolge 255 mal, wodurch eine Temperatur auflösung bis zu maximal 5 Millikelvin erreichbar ist.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 fließt nach dem Schließen des Leiterkreises 4 aufgrund der vom Gleichspannungsnetzgerät 5 erzeugten Potentialdif ferenz ein Gleichstrom durch die Diode 1. Fehlstel len oder Verunreinigungen verringern im allgemeinen die elektrische Leitfähigkeit der Diode 1 und ver ursachen eine stärkere Erwärmung. Die wärmeindu zierte Infrarotstrahlung 3 ist an diesen Stellen demnach intensiver als in störungsärmeren Bereichen der stromdurchflossenen Diode 1. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in der Regel unerwünschte Verunreinigungen oder Fehlstellen der Diode 1, die die gewünschten elektrischen Eigen schaften der Diode 1 verändern, über thermogra phische Bilder sichtbar gemacht.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 erge ben sich weitere Vorteile. Durch die Belichtung der Solarzelle 13 kommt es zur Trennung positiver und negativer Ladungsträger. Diese rekombinieren jedoch bei unterbrochenem Leiterkreis 4 unter Wärme entwicklung vollständig. Die Temperatur der Solar zelle 13 steigt an. Es gilt:

(T_IR(OC)-T₀) ∝ P_a.h.ν (1)

wobei T₀ der Raumtemperatur, T_IR(OC) der bei unter brochenem Leiterkreis 4 gemessenen Temperatur, P_a dem Photonenfluß und h.ν der Energie eines Photons des einfallenden Laserstrahles 15 entspricht.

Weist die Multifunktionskarte des Einzelplatzrech ners 9 das Relais 7 über die Relaissteuerungslei tung 8 zum Schließen des Leiterkreises 4 an, so wird von der Solarzelle 13 eine an dem Lastwider stand 18 abfallende Photospannung U_PH erzeugt. Durch diese Photospannung wird die Anzahl der rekombinie renden Teilchen und damit die Wärmeentwicklung in der Solarzelle 13 reduziert. Es gilt:

(T_IR-T₀) ∝ P_a.(h.ν-η_ab.e₀.U_ph) (2)

wobei η_ab der inneren Quantenausbeute, e₀ der Elemen tarladungskonstanten und T_IR der aufgrund der Wärme strahlung bei geschlossenem Leiterkreis 4 gemesse nen Solarzellentemperatur entspricht.

Demzufolge ist die durch das Anschalten des Last widerstandes 18 erzeugte Abkühlung an den Stellen der Solarzelle 13 am größten, an denen das Produkt aus Photostrom (P_aη_ab.e₀) und Photospannung (U_ph) am größten und somit der maximale Arbeitspunkt der Solarzelle erreicht ist. Durch Berechnen des Diffe renzbildes gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren, wobei in diesem Fall durch das Schließen des Lei terkreises 4 der Lastwiderstand 18 angeschaltet wird, werden thermographische Bilder der Solarzelle 13 erzeugt, die im wesentlichen die Abkühlung der Solarzelle 13 als Folge einer induzierten Photo spannung ortsaufgelöst darstellen. Verunreinigungen und Fehlstellen setzen die von der Solarzelle 13 erzeugte Photospannung und damit die Temperatur änderung herab. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit das Auffinden solcher Fehlstellen und Verunreinigungen einer Solarzelle 13.

Darüber hinaus ist die innere Quantenausbeute η_ab der Solarzelle 13 als wichtige Kenngröße dieser Bauteile durch rechnerprogrammgesteuertes Umrechnen der Datenwerte des Differenzbildes direkt und orts aufgelöst darstellbar. Eine Energiequantenausbeute der Solarzelle 13 ist als Verhältnis der von der Solarzelle 13 erzeugten elektrischen Leistung zu der Lichtleistung des einfallenden Laserstrahles 15 definiert. Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich folgender Zusammenhang:

η = [(T_IR(OC)-T₀)-(T_IR-T₀)]/(T_IR(OC)-T₀) (3).

Dies führt zu der Gleichung

η = [(T_IR(OC)-T_IR)]/(T_IR(OC)-T₀) (4).

Mit Hilfe der Gleichungen (1) und (2) ergibt sich

η_ab = η.h.ν/(e₀.U_ph) (15).

Zur ortsaufgelösten Darstellung der Energiequanten ausbeute wird gemäß Gleichung (4) die bei der Bild aufnahme herrschende Raumtemperatur von den in der zweiten Speichereinheit abgelegten Bilddatenwerten mit Hilfe eines Datenverarbeitungsprogramms abgezo gen. Mit der Berechnung des Quotienten aus den Bilddaten des Differenzbildspeichers und den um die Werte der Raumtemperatur verringerten Bilddaten der zweiten Speichereinheit für sich entsprechende Bildpunkte wird die Energiequantenausbeute der Solarzelle 13 ortsaufgelöst dargestellt und die so erzeugten Bilddaten anschließend in einem Daten speicher der Energiequantenausbeute abgelegt.

Bei vorbekannten Verfahren zur Bestimmung der Ener giequantenausbeute einer Solarzelle wird zunächst der Photostrom und die Photospannung der Solarzelle bestimmt und deren Produkt anschließend durch die Leistung des belichtenden Lichtes dividiert. Die Bestimmung der Lichtleistung ist jedoch oftmals schwierig, insbesondere bei Belichtung durch spek tral breitbandiges Sonnenlicht. Das erfindungsge mäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Ver fahren zur Bestimmung der Energiequantenausbeute den Vorteil auf, daß die Bestimmung der belichten den Lichtleistung überflüssig wird.

Zur ortsaufgelösten Darstellung der inneren Quan tenausbeute η_ab werden die Bilddaten der Energie quantenausbeute η mit einem Faktor multipliziert, der sich aus dem Quotient der Photonenenergie h.ν des Laserstrahls 15 und der an dem Lastwiderstand 18 abfallenden Photospannung U_PH berechnet, die zuvor gemäß Gleichung (5) mit der Elementarlädungs konstanten e₀ multipliziert wurde. Die auf diese Weise gewonnenen Daten werden anschließend in einem Bilddatenspeicher der inneren Quantenausbeute η_ab gespeichert.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitge stellten Thermobilder der untersuchten Halbleiter bauelemente 1, 13 lassen sich sowohl für eine schnelle qualitative Analyse beispielsweise zur Qualitätssicherung einer Halbleiterproduktion als auch für eine genauere quantitative Auswertung eines Herstellungsverfahrens des Halbleiter bauelements verwenden.

Claims

1. Verfahren zur strominduzierten Temperaturände rungsmessung eines Objektes, bei dem periodi sche Temperaturänderungen des Objektes zwischen zwei Objektzuständen mittels einer Schaltein heit (7) herbeigeführt und zwei thermographi sche Objektbilder in einer Temperaturänderungs periode mit festgelegter, einem Objektzustand entsprechenden Phasenlage von einer Infrarotka mera (2) aufgenommen werden, bei dem digitali sierte Objektbilder gleicher Objektzustände in einer jeweils zugeordneten ersten Speicherein heit beziehungsweise zweiten Speichereinheit bis zum Erreichen eines festgelegten Abbruch kriteriums aufsummiert werden, anschließend eine Differenz zwischen den Werten der ersten Speichereinheit und der zweiten Speichereinheit gebildet und das so berechnete Differenzbild in einem Differenzbildspeicher gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Objekt ein Halbleiterbauelement (1, 13) verwendet wird und die Temperaturänderung durch Unterbrechen und Schließen eines das Halbleiterbauelement (1, 13) umfassenden äußeren Leiterkreises (4) mit tels der Schalteinheit (7) herbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß als Halbleiterbauelement eine Diode (1) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Diode (1) an ein Gleichspan nungsnetzgerät (5) geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß als Halbleiterbauelement eine belich tete Solarzelle (13) verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Solarzelle (13) an eine Last (18) geschaltet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Solarzelle (13) von einem Laser (14), insbesondere von einem Argonionenlaser, belichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennen zeichnet, daß die Solarzellen als Solarzellen feld beziehungsweise Solarzellenfassade ver schaltet sind und integral vermessen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß durch Division der Bilddatenwerte des Differenzbildspeichers durch die entsprechenden Bilddatenwerte der zweiten Speichereinheit, von der die bei der Messung herrschende Raumtempe raturwert zuvor abgezogen wurde, Datenwerte erzeugt werden, die die Energiequantenausbeute der Solarzelle (13) ortsaufgelöst entsprechen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß durch die Multiplikation der Energie quantenausbeute mit einem Faktor, der aus dem Quotienten einer Photonenenergie der belichten den Lichtteilchen und dem Produkt aus einer an der angeschalteten Last entstandenen Photospan nung mit der Elementarladungskonstanten berech net wird, Datenwerte berechnet werden, die eine innere Quantenausbeute der Solarzelle (13) ortsaufgelöst entsprechen.