Способ определения параметров проводящего канала в переключающем элементе Советский патент 1986 года по МПК G01K7/30 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при измерении электрических параметровJ в частности моностабильного Элемента на основе аморфно- го или стеклообразного полупроводник

Цель изобретения повышение информативности способа за счет одновременного определения шумовой температуры и плотности тока в проводя- щем канале переключающего элемента.

На чертеже показана зависимость, связывающая решеточную составляющую шумовой температуры Т , температуру окружающей среды Т, стационарный то в канале I и падение напряжения U на активной межэлектродной области переключающего элемента.

Способ осуществляют следующим образом. /

Задают различные значения стационарного тока в канале и ,цля каждого из них определяют значения решеточной составляющей шумовой температуры проводящего канала в низ1 оомном состоянии по измеренным значениям спектральной плотности мощности высокочастотного шума, дифференциального сопротивления переключающего элемента в высокоомном состоянии и в различные моменты времени восстановления высокоомного состояния.

При этом область шнурования тока в проводящем канале можно представить как суперпозицию источников теплового шума с линейным размером ,- Температурой Т и сопротивлением R для каждого из них. Суммарная спект- ральная плотность напряжения шума

такого включения h

j T(x)-p(T)dxs4KTp-R, (1)

О

С

где Кг: ы p(T)dx;

1Э(Т) - удельное сопротивление оласти шнурования в низ- коомном состоянии, ражения (1) следует

jT(x) .p(T)dx

,I/o

p(T)dx

Из

гп ..;

п X m ч

Распределение температуры Т(х) описывается дифференциальным уравнением

..OW -.2 р(т) ff dx2 Г- (3)

где У - тегшопроводность области шнурования тока в низкоомном состоянии. Решение уравнения (3) с учетом, что в центре области шнурования () температура макси1 1альна5 теплообмен между этой областью и окружающей средой происходит в основном через электроды по закону Ньютона, а электропроводность области шнурования практически не зависит от температуры, имеет вид

Т(х)

(Т т W1- i-- )

2-

(4)

где Л h Ch JS + 2уГ

.-1

(5)

-температура в центре () области шнурования тока;

- koэффициeнт теплоотдачи.

Подставив выражение (4) в (2), получим

25

Т,о-Т. (ТрТо)(

(6)

Связь между j уравнение (3)

и Тр получим, решая при учете (6):

Т-То

4

-)

зг

(7)

Из выражения (7) следует, что об изменении параметра j качественно можно судить по изменению отношения

(Т - TJ/U.

Пусть рабочая площадь переключающего элемента является достаточно большой и шнур при токах, близких пороговому току пo вдepжки низкоомного состояния,, занимает лишь часть межэлектродной активной области. При увеличении тока его плотность в шнуре реально переключающего элемента сначала увеличивается. Это увеличение из-за расширения шнура постепенно замедляется и при достаточно больших токах J, обычно, становится постоянной. С того момента, когда шнур заполняет всю активную межэлектродную область элемента, j начинает прямолинейно возрастать с током. Согласно вьфажению (7) аналогичным образом должно изменяться также и отношение

Ст - Up

т„)/и.

Решеточную составляющую шумовой температуры области шнурования тока.

падение напряжения на межэлектродной области и плотность тока в шнуре при , обозначим Тр, , и и j соответственно. Тогда,согласно выражению (7)

д -2 .I . h .- Jr. и, ч зу

I,

S

Из вьфажений (7) и (8) получим

- li f I) J S fTi.)

где S - общая рабочая площадь переключающего элемента; . I, - значение стационарного тока с которого начинается указанный участок прямолинейной зависимости f(I), при этом f(I)f(I,).

Измерив значения падения напряже- ния на активной межэлектродной области переключающего элемента, соответ- ствукяцие заданным значениям стационарного тока I, и зная температуру окружающей среды Т строят график зависимости (Тр- TO)/U f(I).

Высокотоковому прямолинейному участку зависимости предшествует участок АВ независимости (fp-Tp)/U от тока. Между этими участками кривой может существовать небольшой переходной участок ВС, причиной которого может быть несовпадение оси шнура тока с осью активного рабочего объема переключателя, а также неидентичность их формы. В подобном случае начало изменения характера кривой определяется по точке Е пересечения продолжений указанных прямых АВ и CD. При отсутствии участка ВС f(I) и L on- ределяют по координатам общей точки прямых АВ и CD.

Определив значения I, и f(I,), по формуле (9) находят искомую плотность тока в проводящем канале переключающего элемента, зная которую, легко .определить и другие основные параметры шнура тока: его радиус и удельное сопротивление области шнурования тока.

J5,

20

3035 40

Формула изобретения

Способ определения параметров проводящего канала в переключающем элементе путем измерения спектральной плотности мощности высокочастотного шума, дифференциального сопротивления переключающего элемента в высоко- омном состоянии и в различные моменты времени восстановления высокоом- ного состояния, температуры переключающего элемента в высокоомном состоянии и определения по их значениям решеточной составляющей шумовой температуры проводящего канала в низко- омном состоянии, отличающий- с я тем, что, с целью повьшгения информативности способа за счет одновременного определения шумовой температуры и плотности тока в проводящем канале переключающего элемента, решеточную составлякицую шумовой температуры проводящего канала в низко- омном состоянии определяют при раз- , личных значениях стационарного тока, для каждого из значений которого измеряют падение напряжения на активной межэлектродной области переключающего элемента, и по измеренным величинам находят искомое значение плотности тока в проводящем канапе переключающего элемента.

тр-ъ

и

fpijo и.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и позволяет повысить информативность способа за счет одновременного определения шумовой температуры и плотности тока в проводящем канале переключающего элемента. Задают различные значения стационарного тока в проводящем канале. Для каждого из них измеряют сйект- ральную плотность мощности высокочастотного шума, дифференциальное сопротивление переключающего элемента в высокоомном состоянии и в различные моменты времени его восстановления. Кроме того, также измеряют температура переключающего элемента и падение напряжения на его активной межэлектродной области. По измеренным значениям определяют для каждой величины стационарного тока в канале значения решеточной составляющей шумовой температуры проводящего канала в низко- омном состоянии и плотности тока в нем. 1 ил. S (Л Is5 00 О5 Ю 4;

Редактор В.Петраш

Составитель Н.Макаров Техред Л.Олейник

Заказ 6822/36 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москву, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Обручар