Устройство для определения температуры полупроводниковых структур Советский патент 1977 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

1

Изобретение относится к технике измерения параметров работы полупроводниковых приборов и моукет быть использовано для измерения температур р-п-р-п структур с большой площадью, служащих основой мощных модуляторных тиристоров, в процессе их работы.

Известно устройство для определения раснределепия температуры по площади р-п-р-п структуры, содержащее источник импульсов тока, подаваемых на структуру, и регистраторы инфракрасного излучения.

Основным недостатком этого устройства является то, что определяется температура 1рикатод}1ой поверхности структуры, в то время как основную роль в работе р-п-р-п структуры играет температурный режим центрального (коллекторного) р-п перехода.

Известно устройство для определения температуры полупроводниковых структур, содержащее генераторы управляющих и анодных импульсов, блок измерения временных параметров импульсов, рентгеновскую трубку с модулятором п цепями питания, фильтр и коллиматор рентгеновских лучей. С помощью этого устройства невозможно определить распределение температуры по поверхности структуры в процессе ее работы.

Целью изобретения является получение данных о распределении температуры в процессе работы структуры.

Поставленная цель достигается тем, что модулятор трубки через блок задержки импульсов соединен с генератором управляюпщх импульсов структуры.

Па чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства для определеНИИ температуры полупроводниковых структур.

Оно содержит генераторы управляющих импульсов 1 и анодных импульсов 2, подключенные к р-п-р структуре 3, с катодом 4, анодом 5 и управляющим электродом 6, блок задержки 7, осциллограф 8, соединенный с анодом структуры, блок питания 9 и модулятор 10, подключенный к импульсной рентгеновской трубке 11, фильтр 12 и коллиматор 13 рентгеновских лучей.

Устройство работает следующим образом.

От генераторов управляющих импульсов 1 па управляющий электрод 6 р-п-р-п структуры 3 поступают импульсы тока с определенной частотой следования, при этом структура открываетсяи через нее проходят импульсы анодного тока от генератора 2. От генератора 1 подаются импульсы на модулятор 10 через блок задержки 7. В модуляторе 10 формируются импульсы для управления импульсной трехэлектродной рентгеновской трубкой 11, анодное напряжение на которую поступает от блока питания 9. Мощные кратковременные рентгеновские импульсы с анода трубки 11 через фильтр 12 и свинцовый коллиматор 13 попадают на р-п-р-п структуру со стороны катода 4. Глубина проникновения рентгеновских лучей для структуры с определенной глубиной залегания коллекторного р-п перехода и толщиной металлического покрытия регулируется напряжением на аноде трубки 11 и толщиной фильтра 12. Интенсивность рентгеновского излучения, которая регулируется изменением тока через трубку, выбирается такой, чтобы число генерируемых рентгеновским импульсным потоком (заданной длительности и при определенной площади коллимирзаощего отверстия) электронно-дырочных пар в области коллекторного перехода было достаточного для заметного изменения проводимости р-п-р-п структуры, но не было достаточно для ее переключения. При выполнении выщеуказанных зсловий в промежутках между анодными импульсами на экране осциллографа 8 регистрируются импульсы изменения проводимости, возникающие в момент возбуждения рентгеновским иотоко.м.

Длительность используемого рентгеновского импульса должна быть меньще, чем время жизни неравновесных носителей заряда р-п-р-п структуры, т. е. возбуждение осуществляется в виде б-функции. Длительность фронта контрольного импульса проводимости равна длительности рентгеновского импульса (переход носителей заряда в возбужденное

состояние происходит за время с), а постоянная времени спада равна времени жизни неравновесных носителей заряда в р-п-р-п структуре. Таким образом, измеряя постоянную времени спада контрольного импульса определяют время жизни носителей. Температура контролируемого участка структуры определяется по известной зависимости времени жизни носителей от температуры для материала структуры. Более нагретым участкам структуры соответствуют меньщие времена спада контрольных импульсов.

Измерение постоянной времени спада контрольного импульса осуществляется с помощью осциллографа 8. Для получения наиболее точных результатов, в качестве элемента измерения временных параметров импзльсов может быть использован тауметр.

Иеремещая р-п-р-п структуру с помощью двухкоординатной микрометрической подачи (на чертеже не показана) относительно щели коллиматора 13, последовательно обследуют все точки р-п-р-п структуры с больщой площадью.

Формула изобретения

Устройство для определения температуры полупроводниковых структур, содержащее генераторы управляющих и анодных импульсов, блок измерения времеиных параметров импульсов, рентгеновскую трубку с модулятором и цепями питания, фильтр и коллиматор рентгеновских лучей, отличающееся тем, что, с целью получения данных о распределении температуры в процессе работы структуры, модулятор трубки через блок задержки импульсов соединен с генератором управляющих импульсов структуры.

f3

3S/ ./