SU1064247A1 - Устройство контрол времени жизни неосновных носителей зар дов в полупроводниках - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, содержащее генератор импульсов, резистор и клеммы дл  подключени  исследуемой структуры , о т лич а ю щ еес   тем, что, с целью повьвоени  точности контрол , оно снабжено блоком формировани  инжектирующих импульсов, блоком формировани  опорного напр жени , вторым резисторе, конденсаторсм , масштабирующим преобразователем , операционным усилителем, двум  блоками выборки и хранени  и блоком сравнени , при этом первый выход генератора импульсов соединен с входом блока формировани  инжектирующих импульсов и входом блока формировани  опорного напр жени , выход которого соединен с первой клеммой дл  подключени  исследуемой структуры через второй резистор и с первым входом операционного усилител ,второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с второй клеммой дл  подключени  исследуемой структуры и первыми входами блоков выборки и хранени , вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами генератора импульсов , а выходы - с соответствующими входами блока сравнени , выход которого соединен с первым входом масштабирующего преобразовател , второй вход которого соединен с выходом блока формировани  опорного напр жени , а выход через конденсатор - с первым входом операционного усилител , соединенным через первый OD резистор с выходом блока формирова4; tc ни  инжектирующих импульсов. 42

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть испольаовано дл  измерени  и контрол  параметров полупроводмико вых материалов, а именно измерени  времени жизни неЬсновнкш носителей зар дов (н.н.з.) в полупроводниках .в нестационарном режиме.

Известно устройство дл  измерени  времени жизни н.н«9. в полупроводниках , содержащее генератор тока, генератор переключающих импульсов, подключенный к клемме дл .подключени  анода испытуемой полупроводниковой структуры, токосъемный элемент, вход которого подключен к клемме дЛ  подключени  катода испытуо ой структуры, а выход - к последовательно соединенным усилителю и блоку регистрации, и электронный ключ, вход которого .соединен с генераторе тока, выход -г с анодом испытуемой полупроводниковой структуры, а управл ющий вход - с усилителем fl .

Недостатком данного устройства  вл етс  необходимость измерени  времени жИэни н.н.з. в поЛупроводниковых р-п-структурах, что требует специальйЬго технологического оборудовани ;дл  создани  р-п-структур, Метод практически непригоден дл 

.промышленного контрол  качества полупроводниковых , кристаллов, слитков. Точность определени  времени жизни н,н.з, в устройстве низка, поскольку в качестве отсчетного устройства используетс  осциллограф, ,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее генератор импульсов , резистор, клеммы дл  подключенг1  исследуемой полупроводниковой структуры и осциллограф

Однако известное устройство характеризуетс  низкой точностью контрол  времени жизни н,н,з,,что Обусловлено необходимостью визуального определени  изменени  амплитуды тестовог импульса при различных значени х времени задержки.

Цель изобретени  - повышение точНОСТИ контрол ,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство контрол  времени жизни неосновных носителей зар дов в полупроводниках, содержащее генератор импульсов, резистор и клем мы дл  подключени  исследуемой структуры- , дополнительно введены блок формировани  инжектйрукнцих импульсов , блок формировани  опорного напр жени ,второй резистор, конденсатор , масштабирующий преобразователь, операционный усилитель, два блока выборки и хранени  и блок сравнени , при этом первый выход генератора .

импульсов соедине1|| с входом блока формировани  инжейтируюоШх импульсо и входом блока фо Ьмировани  опорног напр жени , выход которого соединен с первой клеммой д|(л  подключени  исследуемой струкг уры через второй резистор и с nepBEJD входом операционного усилител , второй вход которого соединен с I общей шиной, а выход - с второй клеммой дл  подключени  исследуемой I структуры и первы1ми входами блоков I выборки и хранени , вторые вхсщыIкоторых соединены соответственно с Вторым и третьим выходами генера:тора импульсов, а вы} (,оды - с соответс1|вующими входами блока сравнени , Уыход которого соединен с первЕом |входом масштабирующего , преобразовател , второй вход которого соединен с выходом блока формировани  опорного Напр жени , а выход через конденсатор с первьм входом операционного усилител , соединеннь через первый резистор с выходом блока формировани  инжектирующих импульссв.

На фиг , 1 приведена функциональна  схема устройст|ва; на фиг,2 полные временные Диаграммы его рабоТЫ , I

Устройство содержит генераторе 1 импульсов, резистор 2, клеммы 3 и 4 дл  подключени  исследуемой структуры , блок 5 формировани  инл.ектирующих импульсов, блок 6 формировани  опорного напр жени ,второй резистор 7, конденсатор 8, масштабируюйдай преобразователь 9, операционный усилитель 10, два блока 11 и 12 выборки и хранени  и блок 13 сравнени , при этом первый выход генератора 1- импульсов соединен с входом блока 5 формировани  инжектирутодих импульсов и входом блока

6формировани  опорного напр жени , выход которого соединен с первой клеммой 3 дл  подключени  исследуемой структуры через второй резистор

7и с первым входрм операционного усилител  10, второй вход которого соединен с общей 1ф1иой, а выход с второй клеммой 4 дл .подключени  исследуемой структуры и первыми входами блоков 11 ;и 12 выборки и хранени , вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами генератора 1 импульсов , а выходы - с соответствующими входами блока 13 сравнени , выход которого соединен с первым входом масштабирук цего преобразовател  9, второй вход которого соединен с выходом б;;ока б формировани  опорного напр жени , а выход через конденсатор 8 - с первым входом операционного усилител  10, соединенным через первьи резистор 2 с выходсм блока 5 формировани  инжектирующих импульсов. Устройство работает следующим образом. К клеммам 3 и 4 подключают иссле дуемую полупроводниковую структуру. Генератор 1 импульсов вьфабатыт вает последовательность импульсов . (фиг. 2а) , синхрониз 1рующую работу блока 5 формировани  инжектирующих импульсов и блока б формировани  опорного напр жени  и управл ющую работой первого и второго блоков 11 и 12 выборки и хранени  (фиг.26) БЛОК 5 формировани  инжектирующих импульсов через первый резистор , 2 сопротивлением R подает на вход операционного усили-гел  10 инжектирующие импульсы, пол рность которых выбираетс  в зависимости от типа проводимости, исследуемой полупровод никовой структуры (дл  полупроводни ка п -типа - импульсы положительной пол рности, - отрицательной) Во врем  действи  инжектирующих импульсов выходное напр жение блока 6 формировани  опорного напр жени  (фиг. 2д) равно -нулю, в исслеДУемой полупроводниковой структуре, включенной в цепь отрицательной обратно св зи операционного усилител  10, вещаетс  необходимый ток инжекции, значение которого в течение действи инжектирующего импульса остаетс  неизменным независимо от уменьшени  сопротивлени  структуры, вызванного инжекцней носителей зар дов. После окончани  действи  инжектирующего импульса происходит рекомбинаци  н.н.з.привод ща  к увеличению сопротивлени  полупроводника. Увеличе ние сопротивлени  структуры в проце се рекомбинации происходит в первом приближении по экспоненциальному закону. Сопротивление полупроводниг ковой структуры RcTplt R,4Rjttb где R - неизмен юща с  во времени часть сопротивлени  (сойро тивление толщи образца, контактное переходное сопротивление ) ; j( измен юща с  по экспоиенциальному закону с посто н ной времени часть сопротивленй  структуры. Посто нна  перехбднс о процесса в измерительной цепи (процесса рекомбинации) характеризует врем  жизни н.н.з. в полупроводнике Сопротивление полупроводниковой структуры в операторной форме имеет вид., RI 4 Варсрг - -- ; . После окончани  действи  инжекЯР рующего импульса блок 6 формировани  опорного напр жени  через второй резистор 7 сопротивлением RQ подает на вход операционного усилител  10 опорное напр жение Uo, а через масшта1бирующий преобразователь 9 с коэффициентом передачи к и конденсатор 8 емкостью Ср - напр жение кЦ.в результате суммировани  этих напр жений изображение по Лапласу выхсдногб напр жени  операционного усилител  10 имеет вид (фиг. 2е) Ч UoRa 4 4-4-PCoR, U. Р(Р4) Р Rot UoR UpRz . . RO P KUoCflRZ y-7-tKUoCoR4- Переход  к оригиналам, получаем U,a)..f(.u,c.R.8(t).. ,c. ,Бtt).u,. Первый и второй блоки 11 и 12 выборки и хранени , управл емые импульсами с второго и третьего выходов генератора 1 импульсов (фиг.2 б, в), осуществл ют измерение и запоминание мгновенных значений выходного напр жени  операционного усилител  10 в разные мс иенты времени на определенных этапах рекомбинационного процесса. Блок 13 сравнени  осуществл ет сравнение выходных напр жений блоков 11 и 12 выборки и хранени  (фиг. 2 ж,з), В случае неравенства этих напр жений выходной сигнал блока 13 сравнени  (фиг,.- 2 и) , поступающий на управл ющий вход масштабирующего преобразовател  9, измен ет коэффициент передачи К до тех пор, пока не сравн ютс  выходные напр жени  блоков 11 и 12 выборки и хранени , т.е. пока не будет скомпенсирована измен юща с  по экспоненциальному закону (фиг. 2г) часть выходного напр жени  операционного усилител  10. Это происходит при XCpRi R, С t «; RoCo Измер   любым известным способом амплитуду выходного напр жени  масштабирующего преобразовател  9 «„ttbxu,. можно судить о значении С , т.е. |Време11и жизни н.н.з. в полупроводниках . При .наличии нескомпенсированной измен ющейс  по экспоненциальному закону составл ющей выходного напр жени  операционного усилител  10 выходные напр жени  первого и второго блоков 11 и 12 выборки и хранени  не равны между собой и напр жение на выходе блока 13 сравнени  отлично от нул . Выходное напр жение блока 13 сравнени , воздейству  на масштабирующий преобразователь 9, измен ет его коэффициент передачи до тех пор, пока не будет скомпенсирог вана измен к да с  по экспоненциальному закону составл к ца  выходного напр жени  операционного усилител  10. Таким образом, пред(лагаемое устройство позвол ет автоматизировать операцию контрол  времени жизни н.н.з. и тем самым существенно повысить производительность труда при выполнении этой операции. При этом также повышаетс  достоверность контрол  в результате устранени  смнибок субъективного характера, допуск &шх оператором при ос иллографических измерени х.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДОВ

   В ПОЛУПРОВОДНИКАХ, содержащее генератор импульсов, резистор й клеммы для подключения исследуемой струк·'· туры, о т лич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено блоком формирования инжектирующих импульсов, блоком формирования опорного напряжения, вторым резистором, конденсатором, масштабирующим преобразователем, операционным усилителем, двумя блоками выборки и хранения и блоком сравнения, при этом первый выход генератора импульсов соединен с входом блока формирования инжектирующих импульсов и входом блока формирования опорного напряжения, выход которого соединен с первой клеммой для подключения исследуемой структуры через второй резистор и с первым входом операционного усилителя,второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с второй клеммой для подключения исследуемой структуры и первыми входами блоков выборки $ и хранения, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами генератора импульсов, а выходы - с соответствующими входами блока сравнения, выход которого соединен с первым входом масштабирующего преобразователя, второй вход которого соединен с выходом блока формирования опорного напряжения, а выход через конденсатор — с первым входом операционного усилителя, соединенным через первый резистор с выходом блока формирова,ния инжектирующих импульсов.

   <Рие. 1

   SU „ 1064247 А