Способ определения параметров нерезонансных трехэлемениных двухполюсников Советский патент 1992 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению и контролю параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников (НТД) и может быть использовано для измерения и контроля параметров полупроводниковых структур и тонких пленок при производстве полупроводниковых приборов.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерений.

На фиг. 1 представлен пример реализации способа измерений; на фиг. 2 - виды нерезонансных трехэлементных двухполюсников и их характеристики.

Устройство для реализации способа измерения (фиг. 2) содержит контролируемый НТД 1, управляемый генератор 2 гармонических сигналов, вольтметр 3 с цифровым выходом, частотомер 4 с цифровым выходом, амперметр 5 с цифровым выходом, микроЭВМ 6.

Сущность изобретения заключается в следующем.

МикроЭВМ 6 задает следующие рабочие частоты: о) - низкую частоту, Шс - среднюю частоту, - высокую частоту. Генератор 2 последовательно подает сигналы названных частот на контролируемый НТД. Вольтметр 3 измеряет напряжение Ui на входе НТД 1, амперметр 5 - ток I на выходе НТД 1, частотомер 4 - значение частоты гармонического сигнала на частотах CD , uJt ufc . We выбирают как среднее геометрическое частот Шн и (Оъ

VI

О СЛ VI

о

СЛ

ok

Л

(О (Ув .

а также

31705765 4

параметрам Аи, Ас, Ав определяется параУ Ун(иь о)с )еднТ2 .метр А. тфвф значвнив А при с. Величины Ин, оь, о%, АН. А, Ав являются

Эти данные заносятся в память микро- исходными данными для расчета параметЭВМ 6. В зависимости от вида НТД (фиг. 2)5 РОВ НТД, который производит микроЭВМ 6

микроэвм 6 рассчитывает параметр А (мо-по приведенному алгоритму.

- дуль комплексного сопротивления), кото-Рассмотрим алгоритм определения ураметров НТД на конкретном примере для

рый может принимать значения I - , IZI,НТД Nfc 1, для которого в соответствии с фиг.

710 2 имеем: I j5 I IYI, где IZ I- модуль сопротивления

НТД 1, (О- круговая частота,|Y|- модуль д , V , Т С2 С + С$

ПРОВОДИМОСТИ.А I и) | Л)2р2/г , Г,ч2 , 1 I1)

Для НТД Nk 1 и № 3 параметр А равен:т к (ь+ьл) +ч

ГС

A-lgl-MI/IUil- А СГТС

В первом приближении принимаем:

Для НТД № 2 и Г 4 С(1)-А„;

A- |Z I- lUil /III

С Для НТД № 5 и Г 7

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров полупроводниковых структур и тонких пленок при производстве полупроводниковых приборов. Цель изобретения - повышение быстродейстзия за счет определения частоты экстремального фазового сдвига расчетным путем. Сущность способа заключается в подаче на контролируемый объект гармонических сигналов нижней, средней и верхней частот, измерении на них модуля комплексного сопротивления, вычислении частоты экстремального фазового сдвига и определении модуля комплексного сопротивления с последующим расчетом параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников на микроЭВМ. 2 ил. У Ј

A IZ/uil-IUil/lll-a 25(.f AS-AJ

А э А в

где Ci(1), d4 ) - значения Сi, С. R в первом приближении. Подставляем Сг С , в

Для НТД № 6 и № 8

1 30Формулу (1) один раз при и - ш«, другой при

МикроЭВМ 6 рассчитывает значения пара- -.. получаем Ан( . А. - значения

метра А на частотах аь at ад,. соответст-ДПР А« ервого приближения

венно АН, Ас. Ав. В начале принимаетсяС™ J на НИ31(ОЙ и ВЫСОКОЙ частотв

По формулам

Ан А035 д Х)

.Ан-Аи

I

МП

Ав А

А.-/; где АО - значение А при ш - 0. А - значение6 Ав дг;

А при у- оо, По формуле

определяем «5 АН и 6 А - относительные

Oh - - величины отличий АН от Ан и А от Ав

а -(А -АТУПо формулам

Ао-(А|-А2) С1®-С,-(1+(5А„)

микроЭВМ 6 вычисляет частоту экстремаль-«j j

ного фазового сдвига Шз и подает код этойС1 - С (1 + 0 Ав),

частоты на генератор 2.

Поскольку измерения проводятся не на 50,------- частотах о - 0 и ш - , а на Ый и ол, то ц) 1 Ан О)2 - А 2 формула для (Ыэ приобретает вид: R тг-ттс; -----ггг

ВДAS-AlV

(о, 55 с(Я ТОР06 пРИРли/й{вни пара- -- - метров Ci, С, R. Далее Cip), D2 , Rp) опять 2 А2 подставляются в формулу (1) на частотах axi Генератор 2 подает сигнал с частотой и «и определяются значения Ci d3), R оъ на контролируемый НТД 1. Аналогично приближение Этот процесс вычислений параметров НТД происходит до тех

ГАГ

I АН

где Ci(1), d4 ) - значения Сi, С. R в первом приближении. Подставляем Сг С , в

Формулу (1) один раз при и - ш«, другой при

51705765 6

пор, пока одновременно не будут, выполне-Подставляя в формулу (2) значение ны два условия: й)од,

,W .

5получим выражение К через А0, Ао° , А

l(5AJ)|sei------------

,. /Адл . /A,-A24

где (5АН , Мв относительные величины| VA0/ д2-д2/

отличий I приближения от измеренного зна-10

чения на низкой и высокой частотах;следовательно е- наперед заданная погрешность.

При выполнении этих условий 1-ое при-од ---------

ближение параметров Сг О1 , Fo1 равно Ci,у д., А о - А г

С, R с погрешностью Ј.15 I Д2 Д2

Ниже показана справедливость приве-I я°

денных математических выражений на при-Значения параметра А для разных вимереНИД№Л , итп„иодов НТД выбирается таким образом, чтобы

комплексное сопротивление Z НТД № 2А f( ш) имело вид

2--jo RC + i--:А Y BQ + D

|

модуль комплексного сопротивлениягде в, D, E, G - коэффициенты, зависящие

25 от параметров НТД, причем

I 7 I I ft 2R2C2RH(R+RQ2

II w2R2C2+1

G Ґ

(2)

тангенс угла фазового сдвига30 Таким образом, в данном способе возможно измерение восьми типов НТД, дости щR С RIгается требуемая точность, а также г 2р2р2р,р(.р повышается быстродействие измерений.

значение частоты экстремального фазового 35 Формулаизобре.тения

сдвига (из условия dtg ш 0)

Способ определения параметров нере./-----зонансных трехэлементных двухполюсни- о - I 1ков, включающий подачу на С RI 40контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник напряжения гаилирмонического сигнала на частоте экстре,-- мального фазового сдвига, измерения моду 1 Y Арля комплексного сопротивления на этой

R С I A --0 45частоте, отличающийся тем, что, с

значение параметра, определяемого на ча-целью повышения быстродействия, на констоте (Уэ (в данном случае С):тролируемый трехэлементный двухполюс ник напряжения гармонических сигналов

(, низкой сон, средней од и высокой од частот, л л - А7 50 причем А2-А

Т зY з Эта формула получена из формулы (2). | (Он ОД ОД I ОД WB

Если выразить од через од, то получим

на этих частотах измеряют модуль комплек одсного сопротивления трехэлементного не- R резонансного двухполюсника Ан, Ас, Ав

соответственно и вычисляют значение час- где К - коэффициент пропорциональности. тоты экстремального фазового сдвига од

G Ґ

Ш

Ok

A. Afi-A АН Ai-A2

JL

X

Ul.±

по измеренным значениям определяют искомые параметры трехэлементного нерезонансного двухполюсника.

т.

ш

JL

в