Устройство для контроля характеристик @ - @ переходов полупроводниковых приборов Советский патент 1984 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к технике измерения характеристик полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля их качества..

Известно устройство для контроля характеристик р-п -переходов полупроводниковых приборов, содержащее задающий генератор, выполненный в виде операционного усилителя (ОУ), на вход которого включены два калиброванных резистора, а испытуемый переход включен в цепь обратной связи другого ОУ, к выходу которого через конденсатор подключены усилитель прямоугольного напряжения и измеритель напряжения С11

Недостатками данного устройства являются низкие точность и нестабильность измерений на малых токах ( cf 5%), связанные с переходом к

конечным приращениям л, после

j

дифференцирования уравнения вольтамперной характеристики (ВАХ) п перехода, лежащего в основе измерений. Вследствие включения испытуемого перехода в цепь обратной связи ОУ коэффициент усиления последнего растет с уменьшением задаваемого тока. При малых токах это приводит к увеличению дрейфа нуля ОУ, нелинейности преобразования, уменьшению соотно шения сигнал/шум, а в случае контроля переходов с большими отклонениями значений параметра m эти отрицательные явления многократно возрастают. Кроме того, диапазон измерений ограничен снизу в связи с тем, что носитель информации по гг -параметрупеременная составляющая - берется в соотношении 1:10 к постоя{1ной, определяющей измеряемую точку ВАХ перехода.

i . .

Наиболее близким по технической

сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство контроля характеристик р-п -перехода содержащее задающий генератор, выпол ненный в виде источника постоянного напряжения, через прерыватель соединенного с конденсатором, к которому подключен преобразователь U/3 выполненный в виде ОУ с испытуемым р-Л -переходом в цепи обратной связи и согласующего устройства, а выход преобразователя соединен с регистратором через дис|1ференцирующее устройство 1 2 1.

058352

Данное устройство обеспечивает непрерывную регистрацию отклонения реальной ВАХ от идеальной зависимости, т.е. измерение кг -параметра.

5 В этом устройстве применен принцип непрерьшного сканирования по току вдоль ВАХ испытуемого перехода, имеющего экспоненциальную зависимость по времени. После дифференцирования

О сигнала на р-п -переходе на регистрирующем устройстве получают характеристику ГГ) if CJp-n) .

Цель изобретения - повьшение точности контроля.

15 Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля характеристик р-п -переходов полупроводниковых приборов, содержащее клеммы для подключения испытуемого прибора,

20 задающий генератор, выход которого подключен к одной из клемм для подключения прибора, дифференциатор, подключенный выходом к входу регистратора, снабжено вычитаталем, а зада5 ющий генератор вьтолнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого соединен с входом генератора

0 линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к дополнительному выходу задающего генератора и затворам первого и второго полевых транзисторов, исток первого полевого транзистора соединен с клеммой источника питания, сток первого полевого транзистора подключен к истоку второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу задающего генератора,а-первый вход вычитателя соединен с первым выходом задающего генератора, вторая клемма для подключения p-v -перехода соединена с общей шиной, второй вход вычитателя подсоединен к первому выходу задающего генератора,а выход вычитателя соединен с входом дифференциатора.

На чертеже представлена функцио0 нальная схема устройства.

Устройство контроля характеристик -переходрв полупроводниковых приборов содержит задакщий генератор 1, состоящий из ключа 2, генера5 тора линейно изменяющегося напряжения 3 (ГЛИН), управляемого источника стабильного тока (ИСТ) с экспоненциальной передаточной характеристикой, выполненного на двух последова тельно соединенных полевых транзист рах 4 , клеммы питания 6 ИСТ, клеммы 7 и 8 для подключения прибор вычитатель 9, входы которого подсое динены к выходам задающего генерато ра, а выход - к дифференциатрру 10, включенному выходом к входу регистратора 11. Испытуемый р-г -переход является нагрузкой ИСТ. Предлагаемое устройство контроля характеристик р-п -переходов полупр воднйковых приборов работает следую щим образом. При размыкании ключа 2 на входе ГЛИН 3 начинает линейно возраста напряжение () с наклоном К (В/сек). Этим напряже нием управляется ИСТ на двух последовательно соединенных транзисторах 4 и 5, формирующий ток, возраст ющий через г -переход со временем цо экспоненциальному закону Jp-a-J. Сг.) где Jg - ток насыщения обратно смешенного р-п -перехода; Кг() параметр ИСТ. При этом напряжение на р-п -переходе возрастает по закону ВАХ р-1п перехода, т.е. ир-п- Рт-г -, глер,.(з) .Подставляя (2) в (3), получаем на P-VI -переходе напряжение ир-п П -фгЧ- 2- |, (Ч) где cpj/ - контактный потенциал перехода. Это напряжение поступает на первый вход вычитателя 9, на другой ВХОД которого подается возрастающее напряжение с ГЛИН 3. Задавая Фт на выходе вычитателя 9, имеем: i (rYi-i)4-ftl-4 (5} где k3 - коэффициент усиления вычи. тателя. Таким образом, прит 1 наклон изменения напряжения на выходе усилиТ4 ля-вычитателя равен нулю. На выходе дифференциатора 10 получаем напряжение, пропорциональное (г -параметру, которое поступает на регистратор 11. Применение в задающем генераторе данного устройства управляемого источника стабильноготока на двух последовательно соединенных полевых транзисторах позволило избавиться от недостатков включения р-и-перехода в цепь обратной связи ОУ. Уст.ановлено, что в диапазоне токов 10 - 10 А и при сопротивлениях нагрузки в токовых точках измерений, соответствующих сопротивлению идеального р-п перехода в этих точках, при применении полевых, транзисторов ср- п -переходом линейность переходной харак,теристики ИСТ не хуже 27,, а соотношение сигнал/шум 40 дБ. Важно заметить, что при контроле качества полупроводниковых приборов с помощью пл -характеристик отклонение W -параметра на малых токах (10 -10 А) наиболее ярко выявляет дефекты поверхности полупроводниковых структур.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК р-п -ПЕРЕХОДОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее клеммы для подключения испытуемого прибора, задакнций генератор, выход которого подключен к одной из клемм для подключения прибора, дифференциатор, подключенный выходом к входу регистратора, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вычитателем, а задающий генератор выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к дополнительному выходу задающего генератора и-затворам первого и второго полевых транзисторов, исток первого полевого транзистора соединен с клеммой источника питания, сток первого полевого транзистора подключен к истоку второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу задающего генератора, а первый вход вычитателя соединен с первым выходом W задающего генератора, вторая клемма с для подключения р-п -перехода соединена с общей шиной, второй вход вычитателя подсоединен к первому выходу задающего генератора, а выход вычитателя соединен с входом дифференциатора.

//

р-п- лерех.

1

fff