JPH0668536B2 - ダイオ−ド特性測定回路 - Google Patents
ダイオ−ド特性測定回路Info
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- JPH0668536B2 JPH0668536B2 JP11782587A JP11782587A JPH0668536B2 JP H0668536 B2 JPH0668536 B2 JP H0668536B2 JP 11782587 A JP11782587 A JP 11782587A JP 11782587 A JP11782587 A JP 11782587A JP H0668536 B2 JPH0668536 B2 JP H0668536B2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はダイオード特性測定回路に関し、特にダイオー
ドの電流電圧特性を示すパラメータの一つであるｎ値を
測定するダイオード特性測定回路に関する。
ドの電流電圧特性を示すパラメータの一つであるｎ値を
測定するダイオード特性測定回路に関する。
ダイオードは、その陽極・陰極間電流Ｉｆの陽極・陰極
間電圧Ｖｆ依存性を測定した場合、Ｖｆが正の範囲で
は、実質的には、ＩｆがＶｆの指数関数に比例して Ｉｆ＝Ｉｏ・exp(eVf／nkT)……(1) と表されることが知られている。この(1)式の指数関数
の引数の分母の係数ｎは通常ｎ値と呼ばれ、ダイオード
の電流特性を表すパラメータの一つとなっている。
間電圧Ｖｆ依存性を測定した場合、Ｖｆが正の範囲で
は、実質的には、ＩｆがＶｆの指数関数に比例して Ｉｆ＝Ｉｏ・exp(eVf／nkT)……(1) と表されることが知られている。この(1)式の指数関数
の引数の分母の係数ｎは通常ｎ値と呼ばれ、ダイオード
の電流特性を表すパラメータの一つとなっている。
このｎ値は、通常１から２の範囲をとり、ダイオードの
電流が、キャリアの拡散のみによる場合は１、キャリア
の再結合のみによる場合は２となる。このｎ値を測定す
ることにより、測定されるダイオードの電流が、おもに
キャリアの拡散によるものか、再結合によるものである
かを知ることができる。一般に、再結合電流が多いダイ
オードは、その逆方向耐圧も低く良好な特性を示さない
ことが多い。従って、このｎ値を測定することで、ダイ
オードの出来上りの良否をおおむね知ることができる。
電流が、キャリアの拡散のみによる場合は１、キャリア
の再結合のみによる場合は２となる。このｎ値を測定す
ることにより、測定されるダイオードの電流が、おもに
キャリアの拡散によるものか、再結合によるものである
かを知ることができる。一般に、再結合電流が多いダイ
オードは、その逆方向耐圧も低く良好な特性を示さない
ことが多い。従って、このｎ値を測定することで、ダイ
オードの出来上りの良否をおおむね知ることができる。
従来、この種のダイオード特性測定回路は、第２図に示
したような回路により測定された電圧対電流特性からｎ
値を決定していた。
したような回路により測定された電圧対電流特性からｎ
値を決定していた。
第２図の回路の場合、被測定ダイオード１の陽極の電圧
は、直流電圧源１１ａの電圧に等しくなるように演算増
幅器２０により設定される。被測定ダイオード１を流れ
る電流は電流計５０で読みとられる。
は、直流電圧源１１ａの電圧に等しくなるように演算増
幅器２０により設定される。被測定ダイオード１を流れ
る電流は電流計５０で読みとられる。
(1)式から分かるように、この回路で測定した被測定ダ
イオード１の電流Ｉｆの対数を、そのときの陽極・陰極
間電圧Ｖｆに対して第３図のようにプロットしてそれに
あてはまるように直線を引き、この直線の傾きによりｎ
値を求めることができる。
イオード１の電流Ｉｆの対数を、そのときの陽極・陰極
間電圧Ｖｆに対して第３図のようにプロットしてそれに
あてはまるように直線を引き、この直線の傾きによりｎ
値を求めることができる。
例えば、第３図の場合には、Ａ，Ｂ点でのＶｆをそれぞ
れＶａ，Ｖｂ、またＩｆをそれぞれＩａ，Ｉｂとしたと
き、 ｎ＝(e/kT)・(Va-Vb)/［log(Ia)-log(Ib)］…(2) となる。即ち、この場合、ｎ値を抽出するためには複数
回の電圧設定と電流読み取りが必要となる。
れＶａ，Ｖｂ、またＩｆをそれぞれＩａ，Ｉｂとしたと
き、 ｎ＝(e/kT)・(Va-Vb)/［log(Ia)-log(Ib)］…(2) となる。即ち、この場合、ｎ値を抽出するためには複数
回の電圧設定と電流読み取りが必要となる。
上述した従来のダイオード特定測定回路は、被測定ダイ
オード１に加わる電圧Ｖｆを変え、この時の各電流Ｉｆ
を測定してｎ値を決定する構成となっているので、一個
のダイオードのｎ値を決定するのに、複数回の電圧の設
定，電流計の読みとりを人手あるいは制御用コンピュー
タで行う必要があり、繁雑で時間がかかるという問題点
があった。
オード１に加わる電圧Ｖｆを変え、この時の各電流Ｉｆ
を測定してｎ値を決定する構成となっているので、一個
のダイオードのｎ値を決定するのに、複数回の電圧の設
定，電流計の読みとりを人手あるいは制御用コンピュー
タで行う必要があり、繁雑で時間がかかるという問題点
があった。
本発明の目的は、簡便な操作で短時間にｎ値を決定する
ことができるダイオード特性測定回路を提供することに
ある。
ことができるダイオード特性測定回路を提供することに
ある。
本発明のダイオード特性測定回路は、一端が被測定ダイ
オードの一端に接続された直流電圧源と、一端がこの直
流電圧源の他端に接続された交流電圧源と、一端が前記
被測定ダイオードの他端に順方向を等しくして接続され
た特性既知のダイオードと、第１の入力端に前記被測定
ダイオードと特性既知のダイオードとの接続点を接続
し、第２の入力端に前記交流電圧源の他端を接続し、出
力端に前記特性既知のダイオードの他端を接続した演算
増幅器と、測定信号入力端に前記演算増幅器の出力端を
接続し、基準信号入力端に前記交流電圧源を接続して前
記演算増幅器の出力信号の交流成分の電圧に比例した信
号を出力するロックイン増幅器と、このロックイン増幅
器の出力信号の電圧を測定する電圧計とを有している。
オードの一端に接続された直流電圧源と、一端がこの直
流電圧源の他端に接続された交流電圧源と、一端が前記
被測定ダイオードの他端に順方向を等しくして接続され
た特性既知のダイオードと、第１の入力端に前記被測定
ダイオードと特性既知のダイオードとの接続点を接続
し、第２の入力端に前記交流電圧源の他端を接続し、出
力端に前記特性既知のダイオードの他端を接続した演算
増幅器と、測定信号入力端に前記演算増幅器の出力端を
接続し、基準信号入力端に前記交流電圧源を接続して前
記演算増幅器の出力信号の交流成分の電圧に比例した信
号を出力するロックイン増幅器と、このロックイン増幅
器の出力信号の電圧を測定する電圧計とを有している。
本発明のダイオード特性測定回路によると、通常、演算
増幅器の増幅度及び入力インピーダンスは十分大きいの
で、被測定ダイオードには直列接続された直流電圧源及
び交流電圧源と等しい電圧が印加され、また、被測定ダ
イオードと特性既知のダイオードに流れる電流は等しく
なる。
増幅器の増幅度及び入力インピーダンスは十分大きいの
で、被測定ダイオードには直列接続された直流電圧源及
び交流電圧源と等しい電圧が印加され、また、被測定ダ
イオードと特性既知のダイオードに流れる電流は等しく
なる。
被測定ダイオード及び特性既知のダイオードの印加電圧
をそれぞれＶｆ，Ｖｆ′、流れる電流をＩｆ，ｎ値をそ
れぞれｎ，ｎ′とすると、被測定ダイオードに対して
は、(1)式と同じく、 Ｉｆ＝Ie・exp(eVf／nkT)……(3) 特性既知のダイオードに対しては、 Ｉｆ＝Io′・exp(eVf′／ｎ′kT)……(4) と表わされる。ここで被測定ダイオードと特性既知ダイ
オードを流れる電流Ｉｆは等しいから、 Io・exp(eVf／nkT)＝Io′・exp(eVf′／ｎ′kT)……(5) となる。(5)式の両辺の対数をとれば、 log(Io)+eVf/nkT＝log(Io′)+eVf′/n′kT……(6) となり、変形して Vf′＝(n′/n)・Vf+(n′kT/e)log(Io/Io′）……(7) となる。被測定ダイオードの印圧電圧Ｖｆは直流電圧源
及び交流電圧源の直列の電圧に等しいから、この電圧を
Vo+a・cos（ωｔ）とすると、 Vf′＝(n′/n)・a・cos(ωt)+(n/n′)Vo+(n′kT/e)log(Io
/Io′）……(8) となる。演算増幅器の増幅度が十分大きいと、この演算
増幅器の出力端には電圧Ｖｆ′と等しい電圧が発生す
る。即ち周波数ω／２πで振幅（ｎ′/n)aの交流電圧成
分も生ずることとなる。この演算増幅器の出力信号をロ
ックイン増幅器の測定信号入力端に入力し、交流電圧a・
cos（ωｔ）をロックイン増幅器の基準信号入力端に入
力する。
をそれぞれＶｆ，Ｖｆ′、流れる電流をＩｆ，ｎ値をそ
れぞれｎ，ｎ′とすると、被測定ダイオードに対して
は、(1)式と同じく、 Ｉｆ＝Ie・exp(eVf／nkT)……(3) 特性既知のダイオードに対しては、 Ｉｆ＝Io′・exp(eVf′／ｎ′kT)……(4) と表わされる。ここで被測定ダイオードと特性既知ダイ
オードを流れる電流Ｉｆは等しいから、 Io・exp(eVf／nkT)＝Io′・exp(eVf′／ｎ′kT)……(5) となる。(5)式の両辺の対数をとれば、 log(Io)+eVf/nkT＝log(Io′)+eVf′/n′kT……(6) となり、変形して Vf′＝(n′/n)・Vf+(n′kT/e)log(Io/Io′）……(7) となる。被測定ダイオードの印圧電圧Ｖｆは直流電圧源
及び交流電圧源の直列の電圧に等しいから、この電圧を
Vo+a・cos（ωｔ）とすると、 Vf′＝(n′/n)・a・cos(ωt)+(n/n′)Vo+(n′kT/e)log(Io
/Io′）……(8) となる。演算増幅器の増幅度が十分大きいと、この演算
増幅器の出力端には電圧Ｖｆ′と等しい電圧が発生す
る。即ち周波数ω／２πで振幅（ｎ′/n)aの交流電圧成
分も生ずることとなる。この演算増幅器の出力信号をロ
ックイン増幅器の測定信号入力端に入力し、交流電圧a・
cos（ωｔ）をロックイン増幅器の基準信号入力端に入
力する。
この結果、ロックイン増幅器では、交流電圧の周波数ω
／２πで演算増幅器の出力信号がチョップされ、演算増
幅器の出力信号のうちの交流成分だけが増幅され、さら
に直流に変換されて出力されることとなる。
／２πで演算増幅器の出力信号がチョップされ、演算増
幅器の出力信号のうちの交流成分だけが増幅され、さら
に直流に変換されて出力されることとなる。
ロックイン増幅器の利得をβとすれば、その出力電圧
は、β（ｎ′/n)aとなる。これを電圧計で読み取れば、
β，ｎ′、ａはすべて既知であるから、被測定ダイオー
ドのｎ値を直接知ることができる。
は、β（ｎ′/n)aとなる。これを電圧計で読み取れば、
β，ｎ′、ａはすべて既知であるから、被測定ダイオー
ドのｎ値を直接知ることができる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
直流電圧源１１の陰極は被測定ダイオード１の陰極と接
続し、直流電圧源１１の陽極は交流電圧源１０の一端と
接続し、交流電圧源１０の端は接地されている。
続し、直流電圧源１１の陽極は交流電圧源１０の一端と
接続し、交流電圧源１０の端は接地されている。
被測定ダイオード１の陽極は特性既知のダイオード２の
陰極と接続し、この接続点が演算増幅器２０の第１の入
力端である反転入力端に接続されている。
陰極と接続し、この接続点が演算増幅器２０の第１の入
力端である反転入力端に接続されている。
演算増幅器２０の第２の入力端である非反転入力端は接
地され、また出力端には特性既知のダイオード２の陽極
が接続されている。
地され、また出力端には特性既知のダイオード２の陽極
が接続されている。
ロックイン増幅器３０は、差動増幅器３１，位相弁別検
波器３２，移相回路３３，波形整形回路３４及び低域フ
ィルタ３５で構成され、測定信号入力端の端子Ｔ１，Ｔ
２間に演算増幅器２０の出力端が接続され、基準信号入
力端の端子Ｔ３，Ｔ４間に交流電圧源１０が接続され、
演算増幅器２０の出力信号ＶＭの交流成分のみを交流電
圧源１０の出力電圧ＶＲでチョップした後直流化して出
力する。
波器３２，移相回路３３，波形整形回路３４及び低域フ
ィルタ３５で構成され、測定信号入力端の端子Ｔ１，Ｔ
２間に演算増幅器２０の出力端が接続され、基準信号入
力端の端子Ｔ３，Ｔ４間に交流電圧源１０が接続され、
演算増幅器２０の出力信号ＶＭの交流成分のみを交流電
圧源１０の出力電圧ＶＲでチョップした後直流化して出
力する。
そしてロックイン増幅器３０の出力電圧が電圧形４０で
測定される構成となっている。
測定される構成となっている。
即ち、周波数ω／２π以外の成分はすべて位相弁別検波
器３２で除去されるので、結局ロックイン増幅器３０の
出力には特性既知のダイオード２の印加電圧Ｖｆ′のう
ちの交流成分の振幅に比例したものが現われることとな
る。
器３２で除去されるので、結局ロックイン増幅器３０の
出力には特性既知のダイオード２の印加電圧Ｖｆ′のう
ちの交流成分の振幅に比例したものが現われることとな
る。
従って、被測定ダイオード１のｎ値は、ロックイン増幅
器３０の出力電圧を電圧計４０で一回だけ読みとること
により求めることができる。
器３０の出力電圧を電圧計４０で一回だけ読みとること
により求めることができる。
このｎ値の決定に要する時間は、電圧計４０の読みとり
時間が大部分となり、制御用コンピュータで読みとる場
合には数百ミリ秒程度である。
時間が大部分となり、制御用コンピュータで読みとる場
合には数百ミリ秒程度である。
以上説明したように本発明は、被測定ダイオードと特性
既知のダイオードとを順方向を等しく直列接続してこれ
らに同一の直流電流及び交流電流を流し、演算増幅器で
特性既知のダイオードの印加電圧を取りだし、この印加
電圧の交流成分のみをロックイン増幅器で取り出し測定
する構成とすることにより、ダイオードのｎ値を簡便か
つ迅速に測定することができる効果があり、特に大量の
ダイオードをウェーハのまま測定評価するような場合に
は、その効果は極めて大である。
既知のダイオードとを順方向を等しく直列接続してこれ
らに同一の直流電流及び交流電流を流し、演算増幅器で
特性既知のダイオードの印加電圧を取りだし、この印加
電圧の交流成分のみをロックイン増幅器で取り出し測定
する構成とすることにより、ダイオードのｎ値を簡便か
つ迅速に測定することができる効果があり、特に大量の
ダイオードをウェーハのまま測定評価するような場合に
は、その効果は極めて大である。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
のダイオード特性測定回路の一例を示す回路図、第３図
は従来のダイオード特性測定回路によるｎ値の求め方を
説明するための特性図である。 １……被測定ダイオード、２……特性既知のダイオー
ド、１０……交流電圧源、１１，１１ａ……直流電圧
源、２０……演算増幅器、３０……ロックイン増幅器、
３１……差動増幅器、３２……位相弁別検出器、３３…
…移相回路、３４……波形整形回路、３５……低域フィ
ルタ、４０……電圧計、５０……電流計。
のダイオード特性測定回路の一例を示す回路図、第３図
は従来のダイオード特性測定回路によるｎ値の求め方を
説明するための特性図である。 １……被測定ダイオード、２……特性既知のダイオー
ド、１０……交流電圧源、１１，１１ａ……直流電圧
源、２０……演算増幅器、３０……ロックイン増幅器、
３１……差動増幅器、３２……位相弁別検出器、３３…
…移相回路、３４……波形整形回路、３５……低域フィ
ルタ、４０……電圧計、５０……電流計。
Claims (1)
- 【請求項１】一端が被測定ダイオードの一端に接続され
た直流電圧源と、一端がこの直流電圧源の他端に接続さ
れた交流電圧源と、一端が前記被測定ダイオードの他端
に順方向を等しくして接続された特性既知のダイオード
と、第１の入力端に前記被測定ダイオードと特性既知の
ダイオードとの接続点を接続し、第２の入力端に前記交
流電圧源の他端を接続し、出力端に前記特性既知のダイ
オードの他端を接続した演算増幅器と、測定信号入力端
に前記演算増幅器の出力端を接続し、基準信号入力端に
前記交流電圧源を接続して前記演算増幅器の出力信号の
交流成分の電圧に比例した信号を出力するロックイン増
幅器と、このロックイン増幅器の出力信号の電圧を測定
する電圧計とを有することを特徴とするダイオード特性
測定回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11782587A JPH0668536B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | ダイオ−ド特性測定回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11782587A JPH0668536B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | ダイオ−ド特性測定回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281076A JPS63281076A (ja) | 1988-11-17 |
| JPH0668536B2 true JPH0668536B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=14721175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11782587A Expired - Fee Related JPH0668536B2 (ja) | 1987-05-13 | 1987-05-13 | ダイオ−ド特性測定回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668536B2 (ja) |
-
1987
- 1987-05-13 JP JP11782587A patent/JPH0668536B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63281076A (ja) | 1988-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |