Устройство для измерения импульсных вольтамперных характеристик полупроводниковых материалов Советский патент 1986 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 G01R27/00 

3со

О5

00 ел

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измерительную линию задержки с введенными в нее резистивным зондом, выход которого подключен к входу осциллографа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введена дополнительная линия задержки с входным сопротивлением, равным волновому сопротивлению измерительной линии задержки, причем выход дополнительной линии задержки подключен ко второму входу осциллографа, а вход - к исследуемому образцу. (Л

1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования полупроводниковых материалов и приборов преимущественно в наносекундном диапазоне длительностей. Известно устройство для измерени импульсных в ОЛЬ т амперных характеристик (ВАХ), Это устройство содержит последовательно соединенные генератор, линию задержки, два резистивньп; зонда, вькоды которых подсоединены ко входам стробоскопического осциллографа, измерительную линию задерж ки, и исследуемый образец. Параллель но входам осциллографа подсоединены две идентичные дополнительные линии задержки, нагруженные на активные сопротивления, и выходы осциллографа подключены ко входам двухкоординатного самописца. Вход синхронизации осциллографа соединен с выходом генератора. Устройство работает следующим об разом. Импульс от генератора через линию задержки поступает на входы резистивных зондов, где разделяется на три части. Первые два импульса через резистивные зонды поступают ..на входы дополнительных линий задержки, а третий импульс подается непосредственно на вход измерительной линии задержки. Все три импульса отражаются от нагрузок линий задержки,по которым они распространяются, и одновременно достигают входов резистивных зондов. При этом на вькоде одного зонда (вход А осциллографа) выделится сумма импульса, отраженного от исследуемого образца, и импульса, отраженного от активного сопротивления, который пропорционален падающему на образец импульсу. Аналогичная сумма выделит ся на выходе второго резистивного зонда. Величины активных сопротивлений выбираются таким образом, что бы суммарный импульс на выходе первого резистивного зонда был пропор ционален импульсу напряжения на образце, а импульс на выходе второго зонда был пропорционален импульсу тока на образце. Недостатком устройства является низкая точность измерения при сопротивлениях нагрузки, существенно 52 отличных от волнового сопротивления линий задержки, и сложность. точность обусловлена тем, что на входы осциллографа, кроме измеряемых импульсов тока и напряжения, перед ними попадает падающий импупьс. При R ц Z(, где R, - сопротивление образца, а Zj - волновое сопротивление линий задержки, импульс напряжения будет значительно меньше падающего, что не позволяет установить чувствительность в канале напряжения в соответствии с величиной импуль-. са напряжения из-за перегрузки осциллографа. Аналогичная ситуация будет при . В этом случае будет низкой точность измерения импульсов тока. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения импульсных вольтамперных характеристик полупроводниковых материалов, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, и измерительную линию задержки с введенным в нее резистивным зондом; выход которого подключен к входу осциллографа. Устройство позволяет измерять импульсы ВАХ преимущественно в наносекундном диапазоне по измерениям па ;ающего и отраженного от образца импульсов. Из величин этих импульсов с помощью простых математических преобразований получают напряжение и ток на образце. Проводя такую обработку для различных амплитуд падающих импульсов, получают ВАХ. Недостатком этого устройства является низкая точность измерений при Z и ,1 Zj. Это связано с тем, что при указанных соотношениях между Rj и Z амплитуды падающего и отраженного импульсов будут примерно одинаковы и их разность становится близкой к погрешности измерений. Следствием такого положения является низкая точность измерения, отсутствие автометизации и малая скорость измерений. Этот недостаток обусловлен тем, что ни падающий, ни отраженный импульс не пропорционален ни импульсу тока, ни импульсу напряжения и для получения ВАХ нужна ручная обработка результатов измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений.

Достижение цели обеспечивается тем, что в устройство для измерения импульсньк вольтамперных характеристик; содержащее соединенные последовательно генератор импульсов, измерительную линию задержки с ввеенным в нее резистивным зондом, выход которого подключен ко входу осциллографа, введена дополнительная иния задержки с входным сопротивением, равным волновому сопротивению измерительной линии задержки, причем выход дополнительной линии задержки подключается ко второму . входу осциллографа, а вход - к исследуемому образцу.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства с параллельным подключением образца (при ); на фиг. 2 блок-схема устройства с последовательным подключением образца (при .

Устройство содержит генератор

1импульсов, измерительную линию

2задержки, резистивный зонд 3, осциллограф 4, дополнительную линию 5 задержки и образец 6.

При работе устройства импульс от генератора 1 поступает на измерительную линию задержки, с выхода которой попадает на образец 6.

При попадании импульса на образец возникает два новых импульса отраженный и прошедший. Прошедший импульс через дополнительную линию 5 задержки поступает на вход осцшитографа, а отраженный импульс через измерительную линию 2 задержки и резистивный зонд 3 поступает на другой вход осциллографа. Регист

рация импульсов на экране осциллографа осуществляется одновременно. За счет выбора параметров линий за-держки (равенство величины задерж5 ки части измерительной линии между резистивным зондом и образцом величине задержки дополнительной ли- НИИ задержки) или за счет использования осциллографа с линией задерж-:

10 ки в одном из каналов.

Исследуемый образец в случае подключается параллельно (см. фиг. 1). В этом случае отраженный импульс будет пропорционален им15 пульсу тока, а прошедший - импульсу напряжения на образце, В случае Rj,Z образец подключается последовательно (см. фиг. 2).При таком . включении импульсу тока будет про20 порционален прошедший импульс, а импульсу напряжения - отраженный импульс. За счет того, что введена дополнительная линия задержки, входное -сопротивление которой равно вол25 новому сопротивлению измерительной линии задержки, обеспечивается пропорциональность одного из измеряемьк импульсов импульсу тока, а другого - импульсу напряжения на

30 образце. Это обеспечивает как повышение точности измерений, так и возможность автоматизации, так как исключается ручная обработка результатов, которая является причиной высоких погрешностей при Z, и ,l Z и отсутствия автоматизахщи у прототипа. Для автоматизации измерений к выходу осциллографа может быть подключен самописец или вычислительное устройство.