SU954901A1 - Способ измерени зависимости барьерной емкости от напр жени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электрон-1 ной технике и может быть использовано дл  исследовани  параметров полупроводниковых приборов.

Известен р д способов исследовани  барьерных емкостей полупроводниковых переходов, среди которых наибольшее распространение получил способ , использующий наложение гармонического сигнала на напр жение обратного смещени  перехода. Изменение величины напр жени  смещени  по:звол ет получить зависимость барьерной емкости от напр жени . Реализаци  метода требует наличи  генератора гармонических сигналов, регулируемого источника обратного смещени , селективных усилителей или фазовых детекторов и измерительного устройства tij.

Недостатком известного способа  вл етс  необходимость использовани  сложного комплекта аппаратуры и значительна  прот женносТть процесса измерени  во времени.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ определени  зависимости барьерной емкости от напр жени , включающий подачу на исследуемую структуру последовательности запирающих импульсов и измерени  тока в цепи структуры 2.

Способ измерени  заключаетс  в следующем: Генератор выдает напр жение

V.

макс

пилообразной формы V(

И

при о t tv(. Если емкость измер емого прибора зависит от напр жени  по закону С C(V), то мгновенное значение тока, протекающего по токосъемному резистору, приближенно выражаетс  формулой

dV Vj. ,

i C(V) at CM

О ; t t ,

т.е. форма тока, протекающего по то-, косъемному резистору, повтор ет зависимость емкости от напр жени . На-пр жение с токосъемного резистора подаетс  на вход усилител  вертикального отклонени  осциллографа. При этом на горизонтальные пластины подаетс  входное пилообразное напр жение, а на .экране осциллографа воспроизводитс  зависимость барьерной емкости от напр жени . Основным недостатком данного метода  вл етс  низка  точность, вызванна  невозможностью обеспечить высокую степень линейности пилообразных импульсов, что приводит к невыполнению услови  const во всем диапазоне изменени  напр жени  от О до V. -.поэтому форма тока не точно /, , повтор ет зависимость C(V),a также невозможностью выделени  только емкостной составл ющей тока,-так как ток обратно смещенного перехода пред ставл ет собой сумму реактивного тока зар да барьерной емкости и активного обратного тока, который возрастает с увеличением напр жени , повтор   форму пилообразного импульса. При увеличении, напр жени  V точность метода ухудшаетс , так как активный ток возрастает, а емкостный ток умен шаетс . Именно эти причины не позвол ют широко распростран ть в практике рассмотренный, способ, несмотр  на простоту его реализации. Другим недостатком известного спо соба  вл етс  то, что в нем переход исследуетс  в режиме непрерывного из менени  напр жени , что не позвол ет достичь состо ни  равновеси  при наличии медленных процессов в полупроводниковых переходах. За счет этого точность измерени  емкости ухудшаетс . I Цель изобретени  - повышение точности измерени  присохранении простоты аппаратурной реализации импуль ного способа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  зависимости барьерной емкости от напр жени , включающем подачу на исследуемую структуру последовательности запи рающих импульсов и измеруение тока в цепи структуры, в качестве запирающих импульсов напр жени  используютс  импульсы трапецеидальной формы с заданной крутизной нарастани  фронта и среза, длительность которых превышает врем  переходных процессов струю 95 4 туры, а амплитуда не превышает значени  пробивного напр жени . На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства, иллюстрирующего реализацию предложенного способа; на фиг. 2 - эпюры токов зар да и разр да емкости перехода, форма испытательного импульса и активного тока структуры. Способ осуществл етс  следующим образом. На измер емую структуру 1 от генератора 2 подают трапецеидальные импульсы напр жени . Крутизну фронта измер ют измерительным устройством, на которое подаетс  импульс генератора через ключ 3. Трапецеидальные импульсы напр жени  вызывают по вление тока зар да и разр да барьерной емкости, который протекает во врем  существовани  фронта импульса и имеет максимум, соответствующий линейному участку фронта. Ток зар да и разр да барьерной емкости вызывает падение напр жени  на образцовом резисторе k, которое через ключ 3 подают на вход измерительного устройства 5. Величину емкости определ ют согласно соо,ношению с напр жение на этамаксимальное лонном резисторе Rp, а К р , а .X крутизна фронта . Амплитуда импульсов равна напр жению, при котором определ ет с  значение барьерной емкости. Измен   амплитуду импульсов, получают зависимость барьерной емкости от напр жени . Повышение точности по сравнению с прототипом достигаетс  за счет того, что величину емкости определ ют по амплитуде тока разр да, соответствующему линейному участку фронта импульса , когда величина 4 равна К. Использование трапецеидальных импульсов позвол ет разделить максимумы емкостного и активного токов по времени. Действительно, емкостной ток i протекает в течение фронта импульса V, а к моменту установлени  амплитуды импульса Vj, спадает до нул  (фиг. 2). Активный ток (Q, совпада  по фазе с напр жением, достигает амплитудного значени  к тому моменту, когда емкостной ток заканчиваетс . Возможность разделени  емкостной и активной составл ющих тока также повышает точность измерений емкости.

Применение трапецеидальных импульсов с фиксированной амплитудой и длительностью , превосход щей врем  переходных процессов в переходе, позвол ет по сравнению с прототипом уста- 5 новить режимИ точнее определить барьерную емкость, соответствующую заданному напр жению.

Последовательность операций при реализации предлагаемого способа О следующа .

К генератору 2 трапецеидальных импульсов подключают последовательно включенные исследуемую барьерную емкость и эталонный резистор k. Уста- 5 навливают амплитуду запирающих импульсов V. Подключают вход измерительного устройства к выходу генератора импульсов ключом 3 и определ ют крутизну фронта К . Подключают 20 вход измерительного устройства к эталонному резистору и измер ют амплитуду импульса напр жени  VQ, вызванного током разр да барьерной емкости при амплитуде импульса. Определ ют 25 величину барьерной емкости расчетным путем или методом сопоставлени  дл  данного Vj,. Измен   амплитуду импульса в соответствии с требуемыми начени ми напр жени , повтор ют зо пределение крутизны фронта, амплитуы импульса напр жени  и барьерной мкости и получают зависимость барьрной емкости от напр жени .

Предлагаемый способ может быть осуз5 ествлен на серийных генераторах импульсов в осциллографах. Точность способа определ етс  точностью определени  крутизны фронта и разреи ающей способностью измерительного устройства.

Способ применим дл  и.сследований свойств стуктур металл - диэлектрик - полупроводник и барьеров металл - полупроводник.

формула изобретени 

Способ измерени  зависимости барьерной емкости от напр жени , включающий подачу на исследуемую структуру последовательности запирающих импульсов и измерени  тока в цепи структуры , отличающийс  тем, что, с цепью повышени  точности измерени , в качестве запирающих импульсов напр жени  используютс  импульсы трапецеидальной формы с заданной крутизной нарастани  фронта и среза, длительность которых превышает врем  переходных процессов структуры, а амплитуда не .превышает значени  про&1ВНОГО напр жени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N 616597, кл. G 01 R 31/26, 01.02.77.

2.Аронов В.Л., Федотов В.Я. Испытание и исследование полупроводниковых приборов. М., 1975, с. 129 (прототип )

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ измерения зависимости барьерной емкости от напряжения, включающий подачу на исследуемую структуру последовательности запирающих импульсов и измерения тока в цепи структуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве запирающих импульсов напряжения используются импульсы трапецеидальной формы с заданной крутизной нарастания фронта и среза, длительность которых превышает время переходных процессов структуры, а амплитуда не .превышает значения пробивного напряжения.