1
Изобретение относится к электрон-1 ной технике и может быть использовано для исследования параметров полупроводниковых приборов.
Известен ряд способов исследования барьерных емкостей полупроводниковых переходов, среди которых наибольшее распространение получил способ, использующий наложение гармонического сигнала на напряжение обратного смещения перехода. Изменение величины напряжения смещения по:зволяет получить зависимость барьерной емкости от напряжения. Реализация метода требует наличия генератора гармонических сигналов, регулируемого источника обратного смещения, селективных усилителей или фазовых детекторов и измерительного устройства tij.
Недостатком известного способа является необходимость использования сложного комплекта аппаратуры и значительная протяженносТть процесса измерения во времени.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения зависимости барьерной емкости от напряжения, включающий подачу на исследуемую структуру последовательности запирающих импульсов и измерения тока в цепи структуры 2.
Способ измерения заключается в следующем: Генератор выдает напряжение
V.
макс
пилообразной формы V(
И
при о t tv(. Если емкость измеряемого прибора зависит от напряжения по закону С C(V), то мгновенное значение тока, протекающего по токосъемному резистору, приближенно выражается формулой
dV Vj. ,
i C(V) at CM
О ; t t ,
т.е. форма тока, протекающего по то-, косъемному резистору, повторяет зависимость емкости от напряжения. На-пряжение с токосъемного резистора подается на вход усилителя вертикального отклонения осциллографа. При этом на горизонтальные пластины подается входное пилообразное напряжение, а на .экране осциллографа воспроизводится зависимость барьерной емкости от напряжения. Основным недостатком данного метода является низкая точность, вызванная невозможностью обеспечить высокую степень линейности пилообразных импульсов, что приводит к невыполнению условия const во всем диапазоне изменения напряжения от О до V. -.поэтому форма тока не точно /, , повторяет зависимость C(V),a также невозможностью выделения только емкостной составляющей тока,-так как ток обратно смещенного перехода пред ставляет собой сумму реактивного тока заряда барьерной емкости и активного обратного тока, который возрастает с увеличением напряжения, повторяя форму пилообразного импульса. При увеличении, напряжения V точность метода ухудшается, так как активный ток возрастает, а емкостный ток умен шается. Именно эти причины не позволяют широко распространять в практике рассмотренный, способ, несмотря на простоту его реализации. Другим недостатком известного спо соба является то, что в нем переход исследуется в режиме непрерывного из менения напряжения, что не позволяет достичь состояния равновесия при наличии медленных процессов в полупроводниковых переходах. За счет этого точность измерения емкости ухудшается. I Цель изобретения - повышение точности измерения присохранении простоты аппаратурной реализации импуль ного способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения зависимости барьерной емкости от напряжения, включающем подачу на исследуемую структуру последовательности запи рающих импульсов и измеруение тока в цепи структуры, в качестве запирающих импульсов напряжения используются импульсы трапецеидальной формы с заданной крутизной нарастания фронта и среза, длительность которых превышает время переходных процессов струю 95 4 туры, а амплитуда не превышает значения пробивного напряжения. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, иллюстрирующего реализацию предложенного способа; на фиг. 2 - эпюры токов заряда и разряда емкости перехода, форма испытательного импульса и активного тока структуры. Способ осуществляется следующим образом. На измеряемую структуру 1 от генератора 2 подают трапецеидальные импульсы напряжения. Крутизну фронта измеряют измерительным устройством, на которое подается импульс генератора через ключ 3. Трапецеидальные импульсы напряжения вызывают появление тока заряда и разряда барьерной емкости, который протекает во время существования фронта импульса и имеет максимум, соответствующий линейному участку фронта. Ток заряда и разряда барьерной емкости вызывает падение напряжения на образцовом резисторе k, которое через ключ 3 подают на вход измерительного устройства 5. Величину емкости определяют согласно соо,ношению с напряжение на этамаксимальноелонном резисторе Rp, а К р, а .X крутизна фронта . Амплитуда импульсов равна напряжению, при котором определяет ся значение барьерной емкости. Изменяя амплитуду импульсов, получают зависимость барьерной емкости от напряжения. Повышение точности по сравнению с прототипом достигается за счет того, что величину емкости определяют по амплитуде тока разряда, соответствующему линейному участку фронта импульса, когда величина 4 равна К. Использование трапецеидальных импульсов позволяет разделить максимумы емкостного и активного токов по времени. Действительно, емкостной ток i протекает в течение фронта импульса V, а к моменту установления амплитуды импульса Vj, спадает до нуля (фиг. 2). Активный ток (Q, совпадая по фазе с напряжением, достигает амплитудного значения к тому моменту, когда емкостной ток заканчивается. Возможность разделения емкостной и активной составляющих тока также повышает точность измерений емкости.
Применение трапецеидальных импульсов с фиксированной амплитудой и длительностью, превосходящей время переходных процессов в переходе, позволяет по сравнению с прототипом уста- 5 новить режимИ точнее определить барьерную емкость, соответствующую заданному напряжению.
Последовательность операций при реализации предлагаемого способа О следующая.
К генератору 2 трапецеидальных импульсов подключают последовательно включенные исследуемую барьерную емкость и эталонный резистор k. Уста- 5 навливают амплитуду запирающих импульсов V. Подключают вход измерительного устройства к выходу генератора импульсов ключом 3 и определяют крутизну фронта К . Подключают 20 вход измерительного устройства к эталонному резистору и измеряют амплитуду импульса напряжения VQ, вызванного током разряда барьерной емкости при амплитуде импульса. Определяют 25 величину барьерной емкости расчетным путем или методом сопоставления для данного Vj,. Изменяя амплитуду импульса в соответствии с требуемыми начениями напряжения, повторяют зо пределение крутизны фронта, амплитуы импульса напряжения и барьерной мкости и получают зависимость барьрной емкости от напряжения.
Предлагаемый способ может быть осуз5 ествлен на серийных генераторах импульсов в осциллографах. Точность способа определяется точностью определения крутизны фронта и разреи ающей способностью измерительного устройства.
Способ применим для и.сследований свойств стуктур металл - диэлектрик - полупроводник и барьеров металл - полупроводник.
формула изобретения
Способ измерения зависимости барьерной емкости от напряжения, включающий подачу на исследуемую структуру последовательности запирающих импульсов и измерения тока в цепи структуры, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности измерения, в качестве запирающих импульсов напряжения используются импульсы трапецеидальной формы с заданной крутизной нарастания фронта и среза, длительность которых превышает время переходных процессов структуры, а амплитуда не .превышает значения про&1ВНОГО напряжения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР
N 616597, кл. G 01 R 31/26, 01.02.77.
2.Аронов В.Л., Федотов В.Я. Испытание и исследование полупроводниковых приборов. М., 1975, с. 129 (прототип)
