Устройство для измерения импульсных вольт-амперных характеристик полупроводниковых материалов Советский патент 1982 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

(Б) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

t

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования полупроводниковых материалов и приборов, преимущественно в наносекундном диапазоне длительностей импульсов.

Известно устройство для исследования вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых материалов, содержащее соединенные последовательно генератор наносекундных импульсов, линию задержки резистивного зонда, выход которого подсоединен ко входу стробоскопического осциллографа, измерительную линию задержки и исследуемый образец 1.

Этому устройству присуща низкая чувствительность измерений тока при Ry Z|j и напряжения при ,, где R у- сопротивление исследуемого образца, ZL - волновое сопротивление коаксиальных линий задержки. Кроме того, отсутствует возможность компенсации линейной составляющей ВАХ

МАТЕРИАЛОВ

образца, результатом чего является низкая чувствительность при измерении малой нелинейности на фоне большой линейной составляющей ВАХ. Единственный режим измерения ВАХ, при котором внутреннее сопротивление источника икпульсов определяется тб лько волновым сопротивлением линий задержки, не позволяет подробно измерять отрицательные ветви ВАХ полу10проводников как с N-, так и с S-образными характеристиками. Устройству присущи также пхюхая наглядность и невозможность автоматизации измерений.

IS

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для исследования вольт-амперных характеристик полупроводниковых материалов,

м содержащее соединенные последовательно генератор, линию задержки, два резистивных зонда, выходы которых подключены ко входам стробоскопического осциллографа и измерительную линию задержки, нагруженную на образец., входы синхронизации стробоскопического осциллографа соединены со входами второй линии задержки, один из которых подключен к генератору, « аналоговые выходы осциллографа через аналоговую вычислительную машину связаны с двухкоординатным самописцем 2. Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность измерения тока при R(j Z|i, и напряжения при R(j « Z|j, где R(j - сопротивление исследуемого образца, Z волновое сопротивление линии задержки, отсутствие возможности компенсации линейной составляющей ВАХ образца и, как следствие этого, низкая чувствительность при измерении малой нелинейности на фоне большой л нейной составляющей ВАХ образца, единственный режим измерения ВАХ, в котором внутреннее сопротивление источника импульсов определяется только волновым сопротивлением линий задержки, что не позволяет подробно ;измерять отрицательные ветви ВАХ полупроводников как с S-, так и с N-характеристиками,плохая наглядност Цель изобретения - повышение чув вительности измерения ВАХ. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения им: пульсных вольт-амперных характеристи полупроводниковых материалов, содер жащее последовательно соединенные генератор импульсов и измерительную линию задержки, в которую введены два резистивных зонда, выходы которых подключены к входам стробоскопического осциллографа, дополнитель , но введены две линии задержки, нагруженные на активные сопротивления входы которых подключены параллельно входам стробоскопического осциллограф На чертеже изображена схема стру турнйя схема устройства. Устройство содержит последовател но соединенные наносекундный генера тор 1 импульсов, линию 2 задержки, два резистивных зонда 3 и , выходы которых подсоединены ко входам стро боскопического осциллографа 5, коак сиальную измерительную линию 6 задержки и исследуемый образец 7. Параллельно входам осциллографа 5 под соединены две идентичные коаксиальные линии 8 и 9 задержки, нагруженные на активные сопротивления 10 и 11, а выходы осциллографа 5 подключены ко входам двухкоординатного самописца 12. Вход синхронизации осциллографа 3 соединен с выходом генератора 1. Устройство работает следующим образом. Импульс от генератора 1 через линию 2 задержки поступает на входы резистивных зондов 3 и k, где разделяется на три части. Первые два импульса через резистивные зонды 3 и k поступают на входы линий В и 9 задержки, а третий импульс подается непосредственно на вход линии 6 задержки. Все три импульса отражаются от нагрузок линий задержки, по которым они распространяются и одновременно достигают входов резистивных зондов 3 и . При этом на выходе зонда Ц выделяется сумма импульса, отраженного от исследуемого образца 7, и импульса, отраженного от активного сопротивления 11, который пропорционален падающему на образец импульсу. Аналогичная сумма выделяется на выходе резистивного зонда 3. Величины активных сопротивлений 10 и 11 выбираются такими, чтобы суммарный импульс на выходе резистивного зонда Ц был пропорционален импульсу напряжения, а импульс на выходе резистивного зонда 3 - импульсу тока на исследуемом образце 7. При измерении малых нелинейностей на фоне большой линейной составляющей ВАХ образца сопротивление 11 подбирается так, чтобы суммарный импульс на выходе резистивного зонда Ц был пропорционален напряжению на нелинейной составляющей ВАХ измеряемого образца. В случае, когда сопротивление нагрузки значительно больше волнового сопротивления коаксиальных линий (RU Z(j) получают существенный выигрыш в чувствительности при измерении тока по сравнению с известным устройством, при Z 1 и при измерении малой нелинейности на фоне большой линейной составляющей ВАХ также получают существенный выигрыш в чувствительности измерения напряжения. Кроме того, подключая последовательно или параллельно образцу активное сопротивление и компенсируя его, предлагаемое устройство позво