KR101948715B1 - 반도체／금속체의 ｄｃ 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

반도체／금속체의 ｄｃ 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법이 개시된다. 전압 인가 단자를 통해 반도체 또는 금속체에 전압을 인가하는 전압 인가 모듈; 제1 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제2 전압 및 전류 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 전류를 증폭하여 출력하는 전압/전류 증폭 모듈; 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 DC/저주파잡음 산출 모듈을 구성한다. 상술한 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법에 의하면, 반도체 또는 금속체의 DC 특성과 저주파 잡음 특성을 하나의 장비에서 동시에 측정하고 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 분리하도록 구성됨으로써, DC 특성과 저주파 잡음 특성을 각각 별개의 장비를 이용하여 각각 별개로 측정할 필요없이 편리하고 정확한 측정이 가능해지는 효과가 있다.

Description

반도체／금속체의 ＤＣ 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF DIRECT CURRENT AND ELECTRIC NOISE OF SEMICONDUCTOR/METAL}
본 발명은 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 2단자에 의한 DC 측정 시스템의 모식도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 4단자에 의한 DC 측정 시스템의 모식도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 2단자에 의한 저주파 잡음 특성 측정 시스템의 모식도이다.
도 1 내지 도 3은 반도체나 금속체의 DC 전류 특성 및 이에 수반되는 저주파 잡음 특성을 측정하는 시스템을 나타내고 있다. 도 1 및 도 2는 각각 2단자 및 4단자에 의해 채널의 DC 전류 특성을 측정하며 도 3에서는 2단자에 의해 채널의 저주파 잡음 특성을 측정한다.
종래에는 DC 특성과 저주파 잡음 특성을 측정하는 장비가 각각 별도로 구비되어야 했다.
채널의 DC 측정을 위해서는 2단자나 4단자를 이용하는 경우 파라미터 분석기(parameter analyzer)가 필요하고, 채널의 저주파 잡음 특성을 측정하기 위해서는 전류 전단 증폭기(current pre-amplifier) 그리고 데이터 수집 시스템(data acquisition system)이 요구된다. 여기서, 데이터 수집 시스템은 데이터를 수집하여 전력 스펙트럼 밀도 함수로 변환하는 프로세스를 수행한다.
이는 2단자 DC 측정 및 저주파 잡음 측정시 채널-전극 간 접촉 저항 성분이 채널 특성과 함께 측정되어 채널의 고유한 특성을 측정하는데 어려웠기 때문이다.
이에, 동일한 반도체의 채널에 대해 DC 특성을 측정하거나 저주파 잡음 특성을 각각 측정하기 위해서는 별도의 서로 다른 장비들을 연결하여 각각 별도로 측정해야만 했다.
이러한 이유로 측정 프로세스가 복잡해지고 많은 장비가 요구되고, 측정 프로세스 중에 측정 시간의 이격으로 인해 측정 정확도까지 떨어지는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2011-0117369호(2011.10.27.공개)
본 발명의 목적은 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템은, 전압 인가 단자를 통해 반도체 또는 금속체에 전압을 인가하는 전압 인가 모듈; 제1 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제2 전압 및 전류 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 전류를 증폭하여 출력하는 전압/전류 증폭 모듈; 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 DC/저주파잡음 산출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 DC/저주파잡음 산출 모듈은, 상기 제1 전압 및 제2 전압과 상기 전류를 푸리에 변환(Fourier transform)을 통해 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 SV 및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 SI로 변환하여 저주파 잡음을 산출하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 DC/저주파잡음 산출 모듈은, 상기 제1 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00001
로 산출하고, 상기 제2 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00002
로 산출하고, 상기 전류 출력 단자의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00003
로서 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기
Figure 112017124302015-pat00004
는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이고,
Figure 112017124302015-pat00005
는 상기 전압 인가 단자 및 상기 제1 전압 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00006
, 상기 제1 전압 출력 단자 및 상기 제2 전압 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00007
, 상기 제2 전압 출력 단자 및 상기 전류 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00008
각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 방법은, 전압 인가 모듈이 전압 인가 단자를 통해 반도체 또는 금속체에 전압을 인가하는 단계; 전압/전류 증폭 모듈이 제1 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제2 전압 및 전류 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 전류를 증폭하여 출력하는 단계; DC/저주파잡음 산출 모듈이 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 DC/저주파잡음 산출 모듈이 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 단계는, 상기 제1 전압 및 제2 전압과 상기 전류를 푸리에 변환(Fourier transform)을 통해 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 SV 및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 SI로 변환하여 저주파 잡음을 산출하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 DC/저주파잡음 산출 모듈이 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 단계는, 상기 제1 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00009
로 산출하고, 상기 제2 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00010
로 산출하고, 상기 전류 출력 단자의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00011
로서 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기
Figure 112017124302015-pat00012
는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이고,
Figure 112017124302015-pat00013
는 상기 전압 인가 단자 및 상기 제1 전압 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00014
, 상기 제1 전압 출력 단자 및 상기 제2 전압 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00015
, 상기 제2 전압 출력 단자 및 상기 전류 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00016
각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이다.
상술한 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템 및 방법에 의하면, 반도체 또는 금속체의 DC 특성과 저주파 잡음 특성을 하나의 장비에서 동시에 측정하고 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 분리하도록 구성됨으로써, DC 특성과 저주파 잡음 특성을 각각 별개의 장비를 이용하여 각각 별개로 측정할 필요없이 편리하고 정확한 측정이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 2단자에 의한 DC 측정 시스템의 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 4단자에 의한 DC 측정 시스템의 모식도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 2단자에 의한 저주파 잡음 특성 측정 시스템의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전력 스펙트럼 밀도 함수 변환 개념의 모식도이다.
도 7은 전기적 잡음 특성의 테브닌 등가 회로 및 노턴 등가 회로이다.
도 8은 2개의 전기적 잡음 성분의 직렬 연결을 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템의 블록 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 모식도이다. 그리고 도 6은 본 발명에 따른 전력 스펙트럼 밀도 함수 변환 개념의 모식도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템(100)은 전압 인가 모듈(110), 전압/전류 증폭 모듈(120), DC/저주파잡음 산출 모듈(130) 및 전압 제어 모듈(140)을 포함하도록 구성될 수 있다.
반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템(100)은 반도체(10)나 금속체(10)의 DC(direct current) 특성과 저주파 잡음 특성을 동시에 계측하고 계측값에서 DC 특성과 저주파 잡음 특성을 분리하도록 구성된다.
장비의 교체없이도 DC 특성과 저주파 잡음 특성을 각각 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
먼저 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템(100)은 4단자를 이용하도록 구성될 수 있다. 4단자는 전압 인가 단자(101), 제1 전압 출력 단자(102), 제2 전압 출력 단자(103), 전류 출력 단자(104)로 구성될 수 있다. 전압 인가 단자(101), 제1 전압 출력 단자(102), 제2 전압 출력 단자(103), 전류 출력 단자(104)는 순서대로 소정 간격을 두고 반도체(10) 또는 금속체(10)에 접촉되도록 구성될 수 있다.
전압 인가 모듈(110)은 전압 인가 단자(101)를 통해 반도체(10) 또는 금속체(10)에 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. 전압 인가 모듈(110)은 전압 제어 모듈(140)에 의해 인가하고자 하는 전압의 크기가 제어될 수 있다.
전압/전류 증폭 모듈(120)은 제1 전압 출력 단자(102)를 통해 출력되는 반도체(10) 또는 금속체(10)의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자(103)를 통해 출력되는 반도체(10) 또는 금속체(10)의 제2 전압, 전류 출력 단자(104)를 통해 출력되는 반도체(10) 또는 금속체(10)의 전류를 증폭하여 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 전압 출력 단자(102), 제2 전압 출력 단자(103), 전류 출력 단자(104)를 통해 각각 제1 전압, 제2 전압 및 전류는 DC 특성은 물론 단자 접촉에 의한 저주파잡음 특성도 포함한다.
DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 전압/전류 증폭 모듈(120)에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압, 전류를 수집하도록 구성될 수 있다. 도 5에서는 각 단자와 각 단자에서 DC/저주파잡음 산출 모듈(130)에 의해 수집되는 저주파 잡음 특성을 개념적으로 나타내고 있다.
DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 제1 전압, 제2 전압, 전류를 이용하여 반도체(10) 또는 금속체(10)의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 각각 분리하여 산출하도록 구성될 수 있다.
DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 제1 전압 및 제2 전압과 전류를 각각 푸리에 변환(Fourier transform)하여 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
Figure 112017124302015-pat00017
및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
Figure 112017124302015-pat00018
로 변환하여 저주파 잡음을 산출하도록 구성될 수 있다. 즉, DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 시간에 따라 변화하는 제1 전압, 제2 전압, 전류를 주파수에 따라 변화하는 값으로 변환하도록 구성될 수 있다. 도 6에서는 DC/저주파잡음 산출 모듈(130)에 의해 변환되는 전력 스펙트럼 밀도 함수를 그래프로 나타내고 있다.
DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 DC 특성과 저주파잡음 특성을 서로 분리하여 출력하는데, 각 단자 간의 물질이 균일하다는 가정과 균일하지 않다는 가정 하에서 각각 다른 저주파잡음 특성을 분리해낼 수 있다.
먼저 각 단자의 노이즈 소스(noise source)의 연관성이 존재할 경우에는 반도체(10) 내부 소자의 상호 연관성에 의해 소자의 간섭에 따른 노이즈 특성이 변하게 된다.
이러한 경우에는 제1 전압 출력 단자(102)의 저주파 잡음은 하기 수학식 1에 의해 산출되고,
Figure 112017124302015-pat00019
제2 전압 출력 단자(103)의 저주파 잡음은 하기 수학식 2에 의해 산출되며,
Figure 112017124302015-pat00020
전류 출력 단자(104)의 저주파 잡음은 하기 수학식 3에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112017124302015-pat00021
이때,
Figure 112017124302015-pat00022
는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수로 정의하고,
Figure 112017124302015-pat00023
는 전압 인가 단자(101) 및 제1 전압 출력 단자(102) 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00024
, 제1 전압 출력 단자(102) 및 제2 전압 출력 단자(103) 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00025
, 제2 전압 출력 단자(103) 및 전류 출력 단자(104) 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00026
각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수로 정의한다. 각 단자 간의 채널은 균일하므로
Figure 112017124302015-pat00027
는 동일한 값을 갖는다.
위 수학식 1, 2, 3은 2개의 변수에 대해 3개의 변수 방정식이 되어 물질 저항 및 접촉 저항에 대한 DC 특성 및 노이즈 특성이 각각 구별되어 산출될 수 있다.
다음으로, 먼저 각 단자의 노이즈 소스(noise source)의 연관성이 존재하지 않는 경우에는 반도체(10) 내부 소자의 상호 연관성에 의해 소자의 간섭에 따른 노이즈 특성이 변하지 않게 된다.
이러한 경우 제1 전압 출력 단자(102)의 저주파 잡음은 하기 수학식 4에 의해 산출되고,
Figure 112017124302015-pat00028
제2 전압 출력 단자(103)의 저주파 잡음은 하기 수학식 5에 의해 산출되며,
Figure 112017124302015-pat00029
전류 출력 단자(104)의 저주파 잡음은 하기 수학식 6에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112017124302015-pat00030
이때,
Figure 112017124302015-pat00031
는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수로 정의하고,
Figure 112017124302015-pat00032
는 전압 인가 단자(101) 및 제1 전압 출력 단자(102) 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00033
, 제1 전압 출력 단자(102) 및 제2 전압 출력 단자(103) 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00034
, 제2 전압 출력 단자(103) 및 전류 출력 단자(104) 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00035
각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수로 정의한다.
위 수학식 4, 5, 6은 2개의 변수에 대해 3개의 변수 방정식이 되어 물질 저항 및 접촉 저항에 대한 DC 특성 및 노이즈 특성이 각각 구별되어 산출될 수 있다.
전압 제어 모듈(140)은 DC/저주파잡음 산출 모듈(130)에서 산출된 DC 특성 및 저주파 잡음 특성에 따라 전압 인가 모듈(110)이 인가하는 전압을 제어하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 7은 전기적 잡음 특성의 테브닌(Thevenin) 등가 회로 및 노턴(Norton) 등가 회로이고, 도 8은 2개의 전기적 잡음 성분의 직렬 연결을 나타내는 회로도이다.
저주파 잡음은 DC 신호에 대해서 미세하게 흔들리는 전류나 전압 변동을 의미한다. 도 7과 도 8에서는 전기적 잡음 성분을 가지는 저항은 잡음 성분이 없는 저항과 테브닌 또는 노튼 등가 회로로 표현하여, 전류나 전압의 전력스펙트럼밀도 함수로 표현할 수 있다.
하기 수학식 7에 따라 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
Figure 112017124302015-pat00036
및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
Figure 112017124302015-pat00037
로 각각 변환될 수 있다.
Figure 112017124302015-pat00038
그리고 도 8은 저주파잡음 특성을 갖는 2개의 성분이 각각 직렬로 연결되었을 때를 나타내며, 하기 수학식 8은 각 저주파잡음 특성의 관계를 나타낸다.
Figure 112017124302015-pat00039
직렬로 연결된 두 개의 전기적 잡음 소스의 연관성은 1 내지 -1의 값을 가질 수 있으며, 두 전기적 잡음 소스가 서로 연관성을 갖지 않는다면 0으로 산정하여 다음 수학식 9와 같이 전체 전기적 잡음은 각 잡음에 의한 전력 성분을 더한 것으로 계산할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 방법의 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 전압 인가 모듈(110)이 전압 인가 단자(101)를 통해 반도체(10) 또는 금속체(10)에 전압을 인가한다(S101).
다음으로, 전압/전류 증폭 모듈(120)이 제1 전압 출력 단자(102)를 통해 출력되는 반도체(10) 또는 금속체(10)의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자(103)를 통해 출력되는 반도체(10) 또는 금속체(10)의 제2 전압 및 전류 출력 단자(104)를 통해 출력되는 반도체(10) 또는 금속체(10)의 전류를 증폭하여 출력한다(S102).
다음으로, DC/저주파잡음 산출 모듈(130)이 전압/전류 증폭 모듈(120)에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 반도체(10) 또는 금속체(10)의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출한다(S103).
여기서, DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 제1 전압 및 제2 전압과 전류를 푸리에 변환(Fourier transform)을 통해 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
Figure 112017124302015-pat00040
및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 SI로 변환하여 저주파 잡음을 산출하도록 구성될 수 있다.
그리고 DC/저주파잡음 산출 모듈(130)은 제1 전압 출력 단자(102)의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00041
로 산출하고, 제2 전압 출력 단자(103)의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00042
로 산출하고, 전류 출력 단자(104)의 저주파 잡음을
Figure 112017124302015-pat00043
로서 산출하도록 구성될 수 있다.
이때,
Figure 112017124302015-pat00044
는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이고,
Figure 112017124302015-pat00045
는 전압 인가 단자 및 제1 전압 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00046
, 제1 전압 출력 단자 및 (130)제2 전압 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00047
, 제2 전압 출력 단자 및 전류 출력 단자 간의 채널 저항
Figure 112017124302015-pat00048
각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이다.
다음으로, 전압 제어 모듈(140)이 DC/저주파잡음 산출 모듈(130)에서 산출된 DC 특성 및 저주파 잡음 특성에 따라 전압 인가 모듈(110)이 인가하는 전압을 제어한다(S104).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 전압 인가 모듈
120: 전압/전류 증폭 모듈
130: DC/저주파잡음 산출 모듈
140: 전압 제어 모듈

Claims (8)

  1. 전압 인가 단자를 통해 반도체 또는 금속체에 전압을 인가하는 전압 인가 모듈;
    제1 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제2 전압 및 전류 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 전류를 증폭하여 출력하는 전압/전류 증폭 모듈;
    상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 DC/저주파잡음 산출 모듈을 포함하고,
    상기 DC/저주파잡음 산출 모듈은,
    상기 제1 전압 및 제2 전압과 상기 전류를 푸리에 변환(Fourier transform)을 통해 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
    Figure 112018114976607-pat00077
    및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
    Figure 112018114976607-pat00078
    로 변환하여 저주파 잡음을 산출하도록 구성되고, 상기 제1 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
    Figure 112018114976607-pat00079
    로 산출하고, 상기 제2 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
    Figure 112018114976607-pat00080
    로 산출하고, 상기 전류 출력 단자의 저주파 잡음을
    Figure 112018114976607-pat00081
    로서 산출하도록 구성되고,
    여기서, 상기
    Figure 112018114976607-pat00082
    는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이고,
    Figure 112018114976607-pat00083
    는 상기 전압 인가 단자 및 상기 제1 전압 출력 단자 간의 채널 저항
    Figure 112018114976607-pat00084
    , 상기 제1 전압 출력 단자 및 상기 제2 전압 출력 단자 간의 채널 저항
    Figure 112018114976607-pat00085
    , 상기 제2 전압 출력 단자 및 상기 전류 출력 단자 간의 채널 저항
    Figure 112018114976607-pat00086
    각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 인 것을 특징으로 하는 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 전압 인가 모듈이 전압 인가 단자를 통해 반도체 또는 금속체에 전압을 인가하는 단계;
    전압/전류 증폭 모듈이 제1 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제1 전압, 제2 전압 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 제2 전압 및 전류 출력 단자를 통해 출력되는 상기 반도체 또는 금속체의 전류를 증폭하여 출력하는 단계;
    DC/저주파잡음 산출 모듈이 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 DC/저주파잡음 산출 모듈이 상기 전압/전류 증폭 모듈에서 증폭하여 출력된 제1 전압, 제2 전압 및 전류를 이용하여 상기 반도체 또는 금속체의 DC 특성 및 저주파 잡음 특성을 산출하는 단계는,
    상기 제1 전압 및 제2 전압과 상기 전류를 푸리에 변환(Fourier transform)을 통해 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수
    Figure 112018114976607-pat00087
    및 전류에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 SI로 변환하여 저주파 잡음을 산출하도록 구성되고, 상기 제1 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
    Figure 112018114976607-pat00088
    로 산출하고, 상기 제2 전압 출력 단자의 저주파 잡음을
    Figure 112018114976607-pat00089
    로 산출하고, 상기 전류 출력 단자의 저주파 잡음을
    Figure 112018114976607-pat00090
    로서 산출하도록 구성되고,
    여기서, 상기
    Figure 112018114976607-pat00091
    는 단자의 접촉 저항 성분의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수이고,
    Figure 112018114976607-pat00092
    는 상기 전압 인가 단자 및 상기 제1 전압 출력 단자 간의 채널 저항
    Figure 112018114976607-pat00093
    , 상기 제1 전압 출력 단자 및 상기 제2 전압 출력 단자 간의 채널 저항
    Figure 112018114976607-pat00094
    , 상기 제2 전압 출력 단자 및 상기 전류 출력 단자 간의 채널 저항
    Figure 112018114976607-pat00095
    각각의 전압에 대한 전력 스펙트럼 밀도 함수 인 것을 특징으로 하는 반도체/금속체의 DC 특성 및 전기적 잡음 특성의 동시 측정 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005249701A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd ３端子以上の端子を持つ電気的試料の正確な直流特性の評価方法
JP2011154009A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Advantest Corp 試験装置、測定装置および電子デバイス
KR20110117369A (ko) 2010-04-21 2011-10-27 고려대학교 산학협력단 임피던스 및 잡음 특성 동시 측정 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 매체

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