CS244969B1 - Intermediate capacitor analyzer connection - Google Patents

Intermediate capacitor analyzer connection Download PDF

Info

Publication number
CS244969B1
CS244969B1 CS845031A CS503184A CS244969B1 CS 244969 B1 CS244969 B1 CS 244969B1 CS 845031 A CS845031 A CS 845031A CS 503184 A CS503184 A CS 503184A CS 244969 B1 CS244969 B1 CS 244969B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
block
input
excitation
evaluation
signal
Prior art date
Application number
CS845031A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Other versions
CS503184A1 (en
Inventor
Stefan Lanyi
Original Assignee
Stefan Lanyi
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stefan Lanyi filed Critical Stefan Lanyi
Priority to CS845031A priority Critical patent/CS244969B1/en
Publication of CS503184A1 publication Critical patent/CS503184A1/en
Publication of CS244969B1 publication Critical patent/CS244969B1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Zapojenie sa týká analyzátore prechodovej kapacity, vhodného na spektroskopiu hlbokých hladin v tuhých látkách. Účelom je umožnenie zobrazovania a vyhodnocovanía kapacity počas celej periódy merania. Uvedeného účelu sa dosahuje tým, že vysokofrekvenčný generátor je spojený súčasne s excitačným blokom, referenčným vstupom kapacity a z riadiacim blokom a použitím vyhodnocovacieho bloku odolného proti impulznému prebudeniu. Zapojenie může nájsť uplatnenie v meracej technlke, pri konštrukcii a výrobě prístrojov na diagnostiku polovodičových struktúr v laboratórnych a prevádzkových podmienkach.The circuit relates to a transient capacitance analyzer suitable for spectroscopy of deep levels in solids. The purpose is to enable the display and evaluation of the capacitance during the entire measurement period. The stated purpose is achieved by connecting the high-frequency generator simultaneously with the excitation block, the reference capacitance input and the control block and by using an evaluation block resistant to impulse awakening. The circuit can find application in measurement technology, in the design and manufacture of devices for diagnosing semiconductor structures in laboratory and operational conditions.

Description

244969244969

Vynález sa týká zapojenia analyzátoraprechodovej kapacity, vhodného na spektro-skopiu hlbokých hladin v tuhých látkách.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the connection of an analyzer to a capacitance suitable for the spectroscopy of deep levels in solids.

Na kapacitnú spektroskopiu hlbokých hla-din v tuhých látkách, obvykle polovodičoch,sa používajú meracie zariadenia, ktoré ob-sahujú tieto hlavně časti: zdroj excitačnejenergie, merač kapacity a vyhodnocovaciezariadenie. Zdroj excitačnej energie, napr.prúdových alebo napáťových impulzov, svět-la a pod. slúži na periodická excitáciu vy-šetřovaného objektu. Merač kapacity má zaúlohu sledovat odozvu na excitáciu, t. j. re-laxáciu smerov k rovnovážnému alebo sta-cionárnemu stavu. Změnou teploty vyšetřo-vaného objektu sa dosiahne změna relaxač-ných dob procesov, ktoré v ňom prebieha-jú. Vyhodnocovacie zariadenie vyberá z odo-zvy zložky, ktoré májá relaxačnú dobu blíz-ku zvolenej a tým mění mo-notónnu teplotnúzávislost na nemonotónnu a dává jej spek-troskopický charakter. Napáťovú alebo prú-dovú excitáciu vyšetřovaného objektu za-isťuje jeden alebo v-iac impulzných generá-torov, ktorých výstupy bývajú zložitým spů-sobom spojené s meračom kapacity. Přitomje vzájomný vzah excitačných impulzov ameracieho signálu náhodný, čo spůsobuje,že úroveň excitačného impulzu v okamihu,keď sa právě končí, je neurčitá. To sa můžepřejavfť “Vzíškanom spektre ako šum. Vy-hodnocované zložky kapacitnej odozvy súčasto len velmi malou častou celkovej změ-ny kapacity vyvolanej excitáciou. Preto sapoužívajú citlivé merače kapacity, ktorýchvýstup bývá excitáciou prebudený. Ako- vy-hodnocovacie zariadenia sa používajú dvou-kanálové vzorkovacie integrátory typu „box-car averager“, lock-in zosilňovače alebo zlo-žitejšie korelátory. Pri požadovanej citlivos-ti sú schopné spracovat len malé vstupnénapátie. Toto alebo, značné obmedzuje vy-užitelný výstupný rozsah merača kapacityalebo vyžaduje jednosměrně oddělit vyhod-nocovacie zariadenie. Oddelenie jednosmer-nej zložky však může viesť k zložitým posu-nom nulovej úrovně výstupného napatia alen vtedy zaručí, že užitočný signál zostanev požadovaných medziach, ak sa z odozvymerača kapacity vylúči úsek počas excitá-cie a zotavovanie po prebudení. Pri použitílock-in zosilňovačov a niektorých druhovkorelátorov je přítomnost nenulového sig-nálu na vstupe počas excitácie celkom ne-přípustná. Z týchto důvodov je potřebné po-čas excitácie skratovať vstup, připadne vý-stup merača kapacity alebo odpojovat vstupvyhodnocovacieho zariadenia a podlá mož-nosti aj odpojovat zdroj meracieho signálu.Tieto požiadavky obmedzujú činnost zná-mých zariadení. Nemožno nimi sledovat o-dozvu počas excitácie. Spínanie merača ka-pacity, zdro-ja meracieho signálu, príp. vy-hodnocovacieho zariadenia je zložité a mů-že byť zdrojem rušivých signálov.For capacitive spectroscopy of deep levels in solids, usually semiconductors, measuring devices are used which include the following mainly: excitation energy source, capacity meter and evaluation device. The source of excitation energy, e.g., current or voltage pulses, light and the like. serves to periodically excite the object under investigation. The capacity meter is intended to monitor the response to excitation, i.e., to redirect the directions to the equilibrium or steady state. By changing the temperature of the object to be examined, a change in the relaxation times of the processes taking place therein is achieved. The evaluation device selects from the component which has a relaxation time close to the chosen one, thereby changing the mono-temperature dependence on the non-monotone and giving it a spectroscopic character. The excitation or current excitation of the object under investigation is provided by one or more pulse generators, the outputs of which are often complicated with the capacitance meter. The relationship between the excitation pulses of the American signal is random, which causes the level of the excitation pulse at the moment it ends to be indeterminate. This may be a "scattered spectrum like noise." The components of the capacitive response evaluated are often only a very small part of the total excitation-induced capacity change. Therefore, they use sensitive capacity meters whose output is excited by excitation. Two-channel box-car averager, lock-in amplifiers or more complex correlators are used as scoring devices. They are only able to handle small input voltages at the required sensitivity. This or, greatly, limits the usable output range of the capacity meter or requires unidirectional separation of the evaluation device. However, separation of the unidirectional component may lead to complex shifts of the zero output voltage level, and at this time will ensure that the useful signal remains within the desired limits if a section is excreted during excitation and recovery after awakening from the capacity scaler. In the use of the [alpha] -in amplifiers and some second-correlators, the presence of a non-zero signal at the input during excitation is quite unacceptable. For these reasons, it is necessary to shorten the time of excitation, the output of the capacitance meter or to disconnect the input evaluation device and to disconnect the measuring signal source as well. These requirements limit the operation of known devices. They cannot be tracked during the excitation. Switching the capacitance meter, the source of the measurement signal, or. The evaluation device is complex and can be a source of disturbing signals.

Uvedené nedostatky v- podstatnej miereodstraňuje zapojenie analyzátora prechodo- vej kapacity podlá vynálezu, ktorého pod-stata spočívá v tom, že generátor vysoko-frekvenčného signálu je připojený na vstupexcitačného bloku, na referenčný vstup me-rača kapacity a na vstup riadiaceho blokua výstup riadiaceho- bloku je připojený navstup excitačného bloku a na vstup vyhod-nocovacieho bloku. Vyhodnocovací blok jetvořený aspoň -dvoma pamáťami vzoriek a-nalogového signálu, ktoré sú cez vstupyspojené s riadiacim blokom, pričom výstu-py pamatí vzoriek analogového signálu súspojené so vstupmi rozdielového zosilňova-ča. Výstupy pamati vzoriek analogového sig-nálu sú spojené s analogovo-číslicovým pre-vodníkom cez vstupy analogového multiple-xora. Výhodou vynálezu je, že odstraňuje nut-nost spínat zdroj meracieho signálu, vstupalebo výstup merača kapacity připadnevstup vyhodnocovacieho zariadenia, čím u-možňuje zobrazovat a vyhodnocovat kapa-citu počas Tubovotnej časti periody meranias výnimkou nevyhnutnej doby zotavenia me-rača kapacity po začiatku a po skončení ex-citačného impulzu. Ďalšou výhodou je mož-nost volit pre vyhodnocovanie zložitejšie sú-bory vzoriek z kapacitného přechodovéhojavu a tým ovplyvňovať vlastnosti získanéhospektra, napr. selektivitu, citlivost a pod.The above mentioned drawbacks are substantially eliminated by the connection of the transient capacitor analyzer according to the invention, the principle of which is that the high-frequency signal generator is connected to the input-excitation block, to the reference of the capacity meter and to the control-block input. block is connected to the input of the excitation block and to the input of the evaluation block. The evaluation block is formed by at least two memory samples of the analog signal, which are connected to the control block via the input, wherein the outputs of the memory samples of the analog signal are coupled to the inputs of the differential amplifier. Analog signal sample memory outputs are coupled to an analog-digital transducer via analog multiple-xora inputs. The advantage of the invention is that it eliminates the need to switch the source of the measurement signal, the input or output of the capacity meter, or the output of the evaluation device, thereby allowing the display and evaluation of the capacitance during the tubular part of the measurement period, except for the necessary time recovery of the capacity meter after start and after ex-citation impulse. Another advantage is the ability to select more complex samples of the capacitive sample for evaluation and thereby influence the properties of the spectra, e.g. selectivity, sensitivity, and the like.

Na přiložených výkresoch, a to na obr. 1je znázorněné blokové zapojenie analyzáto-ra prechodovej kapacity, na obr. 2 a obr. 3sú znázorněné příklady blokového zapoje-nia konkrétných převedení analyzátora pre-chodovej kapacity.In the accompanying drawings, FIG. 1 illustrates a block connection of a transition capacity analyzer, FIG. 2 and FIG. 3 illustrate examples of block connection of particular transfer capacity analyzer conversions.

Na obr. 1 je výstup vysokofrekvenčnéhogenerátora 1 spojený so vstupom a excitač-ného bloku 2, s referenčným vstupom block-in zosilňovača 3, použitého ako mera-ča kapacity a so vstupom c riadiaceho blo-ku 4. Na svorky d a e excitačného bloku 2sa připojí vyšetřovaný objekt a výstup f jespojený s lock-in zosilňovačom 3, na výstupg, ktorého je připojený vyhodnocovací blok5 a v případe potřeby aj osciloskop. Na vý-stup ni. vyhodnocovacieho bloku 3 možnopřipojit vhodné záznamové zariadenie. Při-tom výstup i riadiaceho bloku 4 je spojenýso vstupom j excitačného bloku 2 a so vstu-pom k vyhodnocovacieho bloku 5. Vzájom-nú synchronizáciu analyzátora prechodovejkapacity s externými zariadeniami umožňu-je svorka 1 riadiaceho bloku 4, ktorá můžebyť vstupom alebo výstupom spúšťacích sig-nálov. Na obr. 2 je vyhodnocovací blok 5představovaný dvojicou pamatí 6i, 62 vzo-riek analogového signálu, ktorých výstupysú připojené na vstupy ni, 112 diferenciálne-ho zosilňovača 7. Pamate 61, 62 sú s riadia-cim blokom 4 spojené cez vstupy ki, k2.Blok 8 zaisťujúci ohřev meraného objektuvýhřevným telesom j a blok 9 spojený s ter-močlánkom T, ktorý slúži na meranie tep-loty.Fig. 1 shows the output of the high frequency generator 1 connected to the input and the excitation block 2, with the reference input of the block-in amplifier 3 used as a capacitance meter and with the input c of the control block 4. the object under investigation and the output f connected with the lock-in amplifier 3, the output of which the evaluation block 5 is connected and, if necessary, an oscilloscope. To exit. A suitable recording device may be connected to the evaluation block 3. The output of the control block 4 is connected to the input j of the excitation block 2 and to the input of the evaluation block 5. The synchronization of the transient capacitor analyzer with the external devices is enabled by the terminal 1 of the control block 4, which may be input or output of the trigger sig. -love. Fig. 2 is an evaluation block 5 represented by a pair of memories 6i, 62 of analog signal patterns, the outputs of which are connected to the inputs ni, 112 of the differential amplifier 7. The memories 61, 62 are connected to the control block 4 via the inputs ki, k2 The block 8 providing the heating measured by the object by the heating element is a block 9 connected to the thermocouple T which serves to measure the temperature.

Obr. 3 znázorňuje iné konkrétné převede-FIG. 3 illustrates other specific

Claims (3)

nie, v ktorom je vyhodnocovací blok 5 rea-lizovaný skupinou pamatí 6i, 62,... 6 , vzo-riek analogového signálu, iktorých výstupysú multiplexorom 10 připojené na analógo-vo-číslicový převodník 11, ktorého výstupje připojený na zbernicu mikropočítača 12,na ktorú je v tomto případe připojený ajblok 8, zaisťujúci ohřev. Blok 9, umožňujú-ci meranie teploty je tiež spojený cez multi-plexor 10 s analógovo-číslicovým prevodní-kom 11. Mikropočítač 12 cez výstupný portm může byť spojený s vhodným záznamo-vým médiom alebo vačším počítačom. Vo všetkých uvedených príkladoch preve-denia analyzátora prechodovej kapacity jevysokofrekvenčný signál z generátore 1 vy-sokofrekvenčného signála súčasne vedenýna meraciu vetvu, představovaná excitač-ným blokom 2 a meračom kapacity 3, a nariadiaci blok 4, čo umožňuje odvodit všetkyovládacie signály na riadenie excitačnéhobloku 2 a vyhodnocovacieho bloku 5 z to-hoto vysokofrekvenčného signálu a tak do-siahnuť definovaný vzájomný vztah medzifázou meracieho signálu a začiatkom, resp.koncom excitačných impulzov, okamihomobjavenia sa impulzov na spúšťanie exter-ných zariadení, ako je okamihom spusteniariadiaceho bloku 4, ak je riadený externým zariadením. V uvedených príkladoch spů-sob riešenia vyhodnocovacieho bloku 5 u-možňuje spracovať velký rozsah vstupnýchsignálov tým, že použité pamate vzoriek a-nalógového signálu reagujú len na hodnotynapatia v okamihu odobratia vzorky a súkonstruované tak, že vhodnými obmedzova-cími obvodmi sa chránia před váčšími od-chýlkami od priemernej napátovej úrovněodobratých vzoriek, a teda před prebude-ním. Preto na ich vstupe můžu působit sig-nály so středu aj okamžitou hodnotou v ši-rokých medziach. Časovo spriemernené vzor-ky vstupného signálu možno spracovať sdostatočným diferenciálnym zosi-lnením. Akoje to znázorněné na obr. 3, vyhodnocovacíblok může obsahovat vačší počet kanálova může spracovávať lineárně kombinácienapatí na nich, príp. využívat hodnoty na-patia i na jednotlivých pamatiach. Ako, toukazuje příklad na obr. 3, použitie mikro-počítača umožňuje riadiť ďalšie funkcie akonapr. ohřev meraného objektu a pod. Vynález může nájsť uplatnenie v mera-cej technike, pri konštrukcii a výrobě prí-strojov na diagnostiku polovodičových štruk-túr v laboratórnych a prevádzkových pod-mienkach. r R E D Μ E Tno, in which the evaluation block 5 is executed by a group of memories 6i, 62, ... 6, of analog signal sizes, which outputs the multiplexer 10 connected to an analog-to-digital converter 11, the output of which is connected to the microcomputer bus 12, to which a heating element 8 is attached. The temperature measurement block 9 is also connected via a multi-plexer 10 to an analog-to-digital converter 11. The microcomputer 12 via the output port may be coupled to a suitable recording medium or a larger computer. In all of the above examples of the transient capacitor analyzer, the high frequency signal from the high frequency generator 1 is simultaneously fed by a measurement branch, represented by excitation block 2 and capacity meter 3, and control block 4, which allows all control signals to be derived to control excitation block 2 and an evaluation block 5 of this high frequency signal and thus to achieve a defined interrelation of the measurement signal phase and the start or end of the excitation pulses, the occurrence of pulses for triggering external devices, such as at the start of the control block 4, if controlled by an external device. In the examples of the solution of the evaluation block 5, it is possible to process a large range of input signals in that the memory of the samples of the analog signal only responds to the voltage values at the moment of sampling and is designed such that suitable limiting circuits protect against the larger ones. - the deviations from the average strain level samples, and thus before awakening. Therefore, at their input, I can act on signals with a center and instantaneous value within wide limits. The time-averaged samples of the input signal can be processed by sufficient differential amplification. As shown in Fig. 3, the evaluation block may comprise a larger number of channels may be processed linearly by combining them, respectively. use on-patio values on individual memories. As shown in the example in FIG. 3, the use of a micro-computer allows for the control of other functions and con. heating the measured object and the like. The invention can be applied in measuring technology, in the design and manufacture of apparatus for diagnosing semiconductor structures in laboratory and operating conditions. r R E D Μ E T 1. Zapojenie analyzátora prechodovej ka-pacity pozostávajúce z excitačného bloku,ku ktorému sa pripája meraný objekt, me-rača kapacity, připojeného na výstup exci-tačného bloku, z vyhodnocovacieho bloku az riadiaceho bloku vyznačujúce sa tým, žegenerátor (lj vysokofrekvenčného signáluje připojený na vstup (a) excitačného blo-ku (2), na referenčný vstup (6) merača ka-pacity (3) a na vstup (c) riadiaceho bloku(4) a výstup (ij riadiaceho bloku (4) jepřipojený na vstup (j) excitačného' bloku(2) a na vstup (k) vyhodnocovacieho blo-ku (5).1. Connecting a capacitance analyzer comprising an excitation block to which a measured object is coupled, a capacitance meter connected to the output of an excitation block, an evaluation block and a control block, characterized in that the generator (1j of the high frequency signal coupled to the input (a) of the excitation block (2), to the reference input (6) of the capacitance meter (3) and to the input (c) of the control block (4) and the output (ij of the control block (4) is connected to the input (j) ) of the excitation block (2) and to the input (k) of the evaluation block (5). 2. Zapojenie podlá bodu 1 vyznačujúce sa YNÁLEZU tým, že vyhodnocovací blok (5) je tvořenýaspoň dvoma parnaťami (61, 62...6„) vzo-riek analogového* signálu, ktoré sú cez vstu-py (ki, ka, ...kn) spojené s riadiacim blo-kom (4), pričom výstupy pamati (61, 62,.... 6n) vzoriek analogového signálu sú spo-jené so vstupmi (ni a na) rozdielového< zo-silňovača (7).2. Connection according to claim 1, characterized in that the evaluation block (5) is composed of at least two stems (61, 62 ... 6 ') of the analog signal, which are through the inputs (k1, k1, k2,. connected to the control block (4), wherein the analogue signal sample memories (61, 62, ..., 6n) are coupled to the inputs (ni and na) of the differential signal (7) . 3. Zapojenie podlá bodu 1 a 2 vyznačujú-ce sa tým, že výstupy pamatí (61, 62,... 6n)vzoriek analogového signálu sú spojené sanalógovo-číslicovým převodníkem (11) cezvstupy (pi, pa, ...p„) analogového multi-plexora (10). 3 listy výkresov3. Connections according to claim 1, characterized in that the analogue signal sample memories (61, 62, ... 6n) are connected via a digital-to-digital converter (11) via inputs (pi, pa, ... p). ) of an analogue multi-plexer (10). 3 sheets of drawings
CS845031A 1984-06-29 1984-06-29 Intermediate capacitor analyzer connection CS244969B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS845031A CS244969B1 (en) 1984-06-29 1984-06-29 Intermediate capacitor analyzer connection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS845031A CS244969B1 (en) 1984-06-29 1984-06-29 Intermediate capacitor analyzer connection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS503184A1 CS503184A1 (en) 1985-04-16
CS244969B1 true CS244969B1 (en) 1986-08-14

Family

ID=5394382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS845031A CS244969B1 (en) 1984-06-29 1984-06-29 Intermediate capacitor analyzer connection

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS244969B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS503184A1 (en) 1985-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3149627A (en) Plethysmograph
US2879401A (en) Device for detecting electromagnetic radiations
US4454423A (en) Circuit arrangement for a radiation detector
US3448378A (en) Impedance measuring instrument having a voltage divider comprising a pair of amplifiers
EP3144640B1 (en) Sensor arrangement and method for operation of a sensor
US4506212A (en) Method and apparatus for testing integrated circuits using AC test input and comparison of resulting frequency spectrum outputs
US2975280A (en) Apparatus for the analysis of mixtures
Batra et al. Implementation of low-cost failure detection system using resistance spectroscopy
SU661439A1 (en) Arrangement for checking integrated microcircuit linear parameters
RU2298801C1 (en) Device for measuring the power of a microwave frequency
SU974296A1 (en) Device for measuring ac voltage curve shape coefficient
US2916701A (en) Method and device for measuring electrical voltages
SU1545149A1 (en) Device for measuring coefficient of thermal diffusity of materials
SU983501A1 (en) Method of material extension testing
SU1562845A1 (en) Apparatus for diagnosis of condition of structure
SU783726A1 (en) Device for testing integrated microcircuits with memory
Blalock et al. Survey, applications, and prospects of Johnson noise thermometry
SU1007025A2 (en) Acceleration pickup dynamic characteristic determination device
JPS55122170A (en) Method of measuring lag time of integrated circuit
Gasior et al. High resolution beam orbit measurement electronics based on compensated diode detectors
RU2695498C1 (en) Device for receiving signals from sensors
SU1053016A1 (en) Device for studying volt-ampere characteristic of state device
PL163873B1 (en) Amplitude detector
SU1116400A1 (en) Device for checking group delay time meters
SU982650A1 (en) Pulsed spectrometer of nuclear magnetic resonance for investigating biological liquids