RU2101720C1 - Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в мдпдм-структуре и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в мдпдм-структуре и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101720C1 RU2101720C1 RU96108533A RU96108533A RU2101720C1 RU 2101720 C1 RU2101720 C1 RU 2101720C1 RU 96108533 A RU96108533 A RU 96108533A RU 96108533 A RU96108533 A RU 96108533A RU 2101720 C1 RU2101720 C1 RU 2101720C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- semiconductor
- input
- output
- dielectric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может найти применение в электронной технике для измерения напряжений на диэлектрике и полупроводнике, а также их временного изменения в МДПДМ-структурах. Сущность изобретения: способ измерения падения напряжения на полупроводнике в МДПДМ-структуре состоит в том, что определяют падение напряжения на диэлектрике путем интегрирования на емкости диэлектрика, протекающего через МДПДМ-структуру тока, а затем проводят вычитание полученного интеграла из полного напряжения, приложенного к МДПДМ-структуре. Устройство, реализующее способ, содержит выход напряжения питания от источника импульсного напряжения для МДПДМ-структуры, МДПДМ-структуру, делитель напряжения, интегрирующий усилительный блок, измерительную емкость, дифференцирующий усилитель, блок индикации напряжений на полупроводнике и диэлектрике и их временных зависимостей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может найти применение в электронной технике для измерения напряжений на диэлектрике и полупроводнике, а также их временного изменения в МДПДМ-структурах. Изобретение может быть использовано также в оптикоэлектронике для определения основных параметров носителей оптической информации на основе МДПДМ-структур и их временного изменения (например, контрастности регистрируемого изображения и ее временного изменения).
Структуры металл диэлектрик полупроводник диэлектрик металл (МДПДМ-структуры) на основе высокоомного фоточувствительного полупроводника с электрическим эффектом используются для обработки оптической информации в качестве носителей информации, работающих в динамическом режиме. Полное напряжение U0, приложенное к структуре МДПДМ, распределяется на высокоомном полупроводнике и диэлектрике обратно пропорционально емкостям этих слоев:
U0 Uп(t) + Uд(t).
U0 Uп(t) + Uд(t).
Одной из основных величин, определяющих параметры регистрируемого изображения (контраст, разрешающая способность), является напряжение на полупроводнике и его временная зависимость. В электрооптических кристаллах напряжение на полупроводнике Uп(t) модулирует интенсивность Ф(t) проходящего в скрещенных поляроидах поляризованного света [1]
где Ф0 интенсивность падающего на полупроводник света, Uλ/2 - - полуволновое напряжение электрооптического кристалла.
где Ф0 интенсивность падающего на полупроводник света, Uλ/2 - - полуволновое напряжение электрооптического кристалла.
В случае, когда в МДПДМ-структуре записано изображение, напряжение на полупроводнике в различных точках его поверхности различно по величине. Различие в напряжениях в различных точках поверхности полупроводника приводит в соответствии с выражением (1) к разным интенсивностям проходящего через полупроводник в этих точках поляризованного нейтрального считывающего света, образуя изменяющийся со временем контраст изображения K(t), определяемый в виде:
где Ф(t)max и Ф(t)min максимальная и минимальная интенсивность считывающего света на выходе электрооптического кристалла.
где Ф(t)max и Ф(t)min максимальная и минимальная интенсивность считывающего света на выходе электрооптического кристалла.
Для определения контраста изображения таким образом, необходимо измерить напряжение на полупроводнике и его изменение во времени Uп(t), определяющее интенсивность проходящего через МДПДМ-структуру света Ф(t).
Известен способ измерения параметров МДП-структур и устройство для его реализации [2] В основу измерения параметров комплексной проводимости положен метод компенсации одной из составляющих проводимости и измерения другой составляющей при протекании тока через МДП-структуру.
Этот способ и устройство для его реализации не могут быть использованы для измерения параметров комплексной проводимости МДПДМ-структуры, поскольку полупроводник в такой структуре в отличие от МДП-структуры является высокоомным. Провести измерения напряжения на полупроводнике с помощью этого способа и устройства невозможно.
Известен также способ регистрации вольт-фарадных характеристик МДП-структуры [3] и устройство для его реализациии, в основе которого лежит уточненная схема МДП-структуры, когда эквивалентная емкость МДП-структуры (Cэкв.МДП) заменена последовательно соединенными емкостями полупроводника Cп и диэлектрика Cд. За счет вывода МДП-структуры в режим сильного обогащения измеряется точное значение Cд, а в режим глубокого обеднения Cп.
Этот способ неприменим для случая МДПДМ-структуры, так как при использовании высокоомного полупроводника, изолированного слоями диэлектрика, вывести ее в режимы обогащения и обеднения невозможно. В силу этого невозможно получить традиционную для МДП-структуры вольт-фарадную характеристику и измерить падения напряжений на полупроводнике и диэлектрике, а также емкости Cд и Cп.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности точного измерения падений напряжения как на диэлектрике, так и на полупроводнике.
Решение указанной задачи достигается тем, что определяют падение напряжения на диэлектрике путем интегрирования на емкости диэлектрика протекающего через МДПДМ-структуру тока J(t):
а затем проводят вычитание полученного интеграла, равного падению напряжения на диэлектрике, из полного напряжения, приложенного к МДПДМ-структуре:
Uп(t) U0 Uд(t).
а затем проводят вычитание полученного интеграла, равного падению напряжения на диэлектрике, из полного напряжения, приложенного к МДПДМ-структуре:
Uп(t) U0 Uд(t).
Существенными отличительными признаками предлагаемого способа определения падения напряжения на полупроводнике является интегрирование на емкости диэлектрика тока, протекающего через МДПДМ-структуру, числовое определение интеграла, соответствующего падению напряжения на диэлектрике, а затем - вычитание этого интеграла из полного напряжения, приложенного к МДПДМ-структуре.
Данные отличительные признаки являются новыми, поскольку не использовались в известных способах определения падения напряжения на полупроводнике в МДПДМ-структуре, и существенными, поскольку обеспечивают решение поставленной задачи.
Способ реализуется с помощью устройства измерения напряжения на полупроводнике и диэлектрике и их временного измерения. Устройство измерения содержит источник импульсного напряжения, объект измерения (МДПДМ-структура), делитель напряжения, дифференцирующее устройство, интегрирующее устройство, измерительную емкость, индикаторное устройство, при этом выход источника импульсного напряжения соединен с входом объекта измерения и делителя напряжений, первый вход дифференцирующего устройства соединен с выходом делителя напряжения, второй вход с выходом интегрирующего устройства, а через измерительную емкость с первым входом интегрирующего устройства и с выходом объекта измерения, выход дифференцирующего устройства связан с входом индикаторного устройства, второй вход которого вместе со вторым входом интегрирующего устройства заземлены.
Структурная схема устройства представлена на фиг. 1. На фиг. 2 изображена эквивалентная схема МДПДМ-структуры. На фиг. 3 показаны временные зависимости напряжения (а), приложенного к структуре, падения напряжения на диэлектрике (б) и полупроводнике (в).
Устройство (фиг. 1) содержит выход напряжения питания U(t) от источника импульсного напряжения для МДПДМ-структуры 1, МДПДМ-структуры 2, делитель напряжения 3, интегрирующий усилительный блок 4, измерительную емкость Cизм. 5, дифференцирующий усилитель 6, блок индикации напряжений на полупроводнике и диэлектрике и их временных зависимостей 7. На фиг. 2 изображено: Cд емкость слоев диэлектриков в МДПДМ-структуре 2, Rп и Cп сопротивление и емкость полупроводника в МДПДМ-структуре 2. На фиг. 3 обозначено: Uо амплитуда импульса, приложенного к МДПДМ-структуре напряжения (а), Uдо падение напряжения на диэлектрике (б) и полупроводнике (в) Uпо в момент подачи Uо(t tо).
На эквивалентной схеме МДПДМ-структуры (фиг. 2) полупроводник представлен геометрической емкостью Cп и сопротивлением Rп, зависящим от интенсивности и длины волны падающего света. Диэлектрические слои представлены суммарной геометрической емкостью Cд. Сопротивлением диэлектрика пренебрегли, так как для работоспособного носителя оптической информации оно должно быть значительно больше Rп. В этой эквивалентной схеме приложенное к МДПДМ-структуре напряжение U(t) распределяется на падения напряжений на диэлектрических слоях Uд(t) и полупроводнике Uп(t) обратно пропорционально величинам емкостей Cд и Cп:
U(t) Uд(t) + Uп(t) (3)
Падение напряжения на слое диэлектрика Uд(t) является интегралом протекающего через МДПДМ-структуру тока J(t):
Тогда, в силу соотношения (3), напряжение на полупроводнике Uп(t) равно:
Временные изменения напряжений на диэлектрике Uд(t) и полупроводнике Uп(t) при подаче через вход (фиг. 1) схемы измерения на МДПДМ-структуру 2 ступеньки напряжения с амплитудой Uо от источника 1 показаны на фиг. 3. При Cд/Cп 1 в начальный момент времени t tо приложенное к МДПДМ-структуре напряжение делится пополам: Uдо Uпо Uо/2. В дальнейшем происходит заряд через сопротивление полупроводника Rп с постоянной времени τ Rп(Cд + Cп), и напряжение на емкости полупроводника будет падать (режим заряда).
U(t) Uд(t) + Uп(t) (3)
Падение напряжения на слое диэлектрика Uд(t) является интегралом протекающего через МДПДМ-структуру тока J(t):
Тогда, в силу соотношения (3), напряжение на полупроводнике Uп(t) равно:
Временные изменения напряжений на диэлектрике Uд(t) и полупроводнике Uп(t) при подаче через вход (фиг. 1) схемы измерения на МДПДМ-структуру 2 ступеньки напряжения с амплитудой Uо от источника 1 показаны на фиг. 3. При Cд/Cп 1 в начальный момент времени t tо приложенное к МДПДМ-структуре напряжение делится пополам: Uдо Uпо Uо/2. В дальнейшем происходит заряд через сопротивление полупроводника Rп с постоянной времени τ Rп(Cд + Cп), и напряжение на емкости полупроводника будет падать (режим заряда).
С помощью схемы, представленной на фиг. 1, проводится определение напряжения на полупроводнике Uп(t) путем интегрирования протекающего через МДПДМ-структуру 2 тока J(t) на емкости диэлектрика Cд и вычитания полученного интеграла, равного напряжению на диэлектрике, из подаваемого на вход МДПДМ-структуры напряжения Uо с применением интегрирующего усилительного блока 4 на основе измерительной емкости Cизм. 5. Измерительная емкость выбрана таким образом, чтобы ее значение удовлетворяло неравенству: Cизм.≥>Cд, Cп во избежание влияния этой емкости на перераспределение напряжений между Cд и Cп. Входное сопротивление интегрирующего блока 4 выбрано таким, чтобы ток утечки был во много меньше тока, протекающего через МДПДМ-структуру. На выходе интегрирующего усилительного блока 4 получаем напряжение на диэлектрике Uд(t) (фиг. 3,б), поступающего на вход дифференциального усилителя 6.
Устройство работает следующим образом.
При подаче прямоугольного импульса напряжения с амплитудой Uо (фиг. 3,а) на вход МДПДМ-структуры (режим "заряда") в первый момент времени t tо напряжение Uо в соответствии с эквивалентной схемой МДПДМ-структуры (фиг. 2) делится на Cд и Cп обратно пропорционально их величинам: Uд Uдо, Uп Uпо Uо Uдо. При этом в цепи протекает заряд Q Qизм Qд Qп. Если полупроводник теперь осветить активным для него светом, то сопротивление Rп резко уменьшится, что приведет к закорачиванию Cп через Rп. В этом случае напряжение на Cд со временем возрастает до Uд Uо (фиг. 3,б), а на полупроводнике уменьшится практически до нуля (фиг. 3,в).
Делитель напряжения 3 служит для задания величины нужного масштабного множителя для напряжения Uо, подаваемого на вход дифференцирующего усилительного блока 6, и не должен искажать его формы. С помощью блока 6 проводится вычитание из падения напряжения Uо падение напряжения на диэлектрике Uд(t), на выходе блока формируется падение напряжения на полупроводнике Uп(t), поступающее на индикаторное устройство 7.
Преимущество предлагаемого способа и устройства измерения падения напряжения на полупроводнике в МДПДМ-структуре заключается в следующем. Имеется возможность косвенным путем измерить абсолютные значения падения напряжения на полупроводнике и его временное изменение, а также их зависимость от интенсивности, длительности и дозы освещения записывающей подсветки, когда МДПДМ-структура используется в качестве носителя оптической информации. На основе зависимости Uп(t) от интенсивности записывающей подсветки или дозы освещенности по формуле (2) можно определить контраст регистрируемого изображения K. Кроме того, по соотношению падений напряжений на полупроводнике Uпо и диэлектрике Uдо в момент подачи импульса напряжений питания Uо(t tо) при известном значении емкости МДПДМ-структуры C (измеряется обычным методом) можно рассчитать емкости слоев диэлектрика Cд и полупроводника Cп, учитывая, что:
C-1= C + C (6) и
Cд/Cп Uпо/Uдо. (6)
Кроме того, достоинством способа и устройства является наглядность, поскольку на экране индикаторного устройства, в качестве которого использован запоминающий осциллограф, входящего в состав устройства для реализации способа, можно записывать зависимости Uп(t) и Uд(t), их соотношения и влияние на них интенсивности и длительности записывающей подсветки.
C-1= C
Cд/Cп Uпо/Uдо. (6)
Кроме того, достоинством способа и устройства является наглядность, поскольку на экране индикаторного устройства, в качестве которого использован запоминающий осциллограф, входящего в состав устройства для реализации способа, можно записывать зависимости Uп(t) и Uд(t), их соотношения и влияние на них интенсивности и длительности записывающей подсветки.
Claims (2)
1. Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в МДПДМ-структуре, заключающийся в том, что пропускают ток через МДПДМ-структуру, отличающийся тем, что определяют падение напряжения на диэлектрике путем интегрирования на емкости диэлектрика, протекающего через МДПДМ-структуру тока, а затем проводят вычитание полученного интеграла из полного напряжения, приложенного к МДПДМ-структуре.
2. Устройство измерения падения напряжения на полупроводнике в МДПДМ-структуре, содержащее источник напряжения, объект измерения, делитель напряжения и индикаторное устройство, при этом выход источника напряжения связан с входом объекта измерения, первый вход индикаторного устройства соединен с выходом делителя напряжения и выходом объекта измерения, отличающееся тем, что введены дифференцирующий усилитель, интегрирующее устройство и измерительная емкость, при этом выход источника напряжения соединен с входом объекта измерения и делителя напряжения, первый вход дифференцирующего усилителя соединен с выходом делителя напряжения, второй вход с выходом интегрирующего устройства, а через измерительную емкость с первым входом интегрирующего устройства и с выходом объекта измерения, выход дифференцирующего усилителя связан с входом индикаторного устройства, второй вход которого вместе с вторым входом интегрирующего устройства заземлены.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96108533A RU2101720C1 (ru) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в мдпдм-структуре и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96108533A RU2101720C1 (ru) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в мдпдм-структуре и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2101720C1 true RU2101720C1 (ru) | 1998-01-10 |
RU96108533A RU96108533A (ru) | 1998-01-20 |
Family
ID=20180002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96108533A RU2101720C1 (ru) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в мдпдм-структуре и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101720C1 (ru) |
-
1996
- 1996-04-23 RU RU96108533A patent/RU2101720C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. -М.: Наука, 1970, 300. 2. SU, авторское свидетельство, кл. G 01 R 31/26, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4878017A (en) | High speed D.C. non-contacting electrostatic voltage follower | |
US4928057A (en) | High speed D.C. non-contacting electrostatic voltage follower | |
US4999570A (en) | Device for making non-contacting measurements of electric fields which are statical and/or varying in time | |
US4985672A (en) | Test equipment for a low current IC | |
RU2101720C1 (ru) | Способ измерения падения напряжения на полупроводнике в мдпдм-структуре и устройство для его осуществления | |
US4321544A (en) | Method and improved apparatus for obtaining temperature-corrected readings of ion levels and readings of solution temperature | |
JPS6126240B2 (ru) | ||
US3448378A (en) | Impedance measuring instrument having a voltage divider comprising a pair of amplifiers | |
US3568057A (en) | Phase measurement apparatus incorporating square wave voltage difference compensation | |
US4412173A (en) | Apparatus using leakage current for measuring resistivity | |
SU742784A1 (ru) | Устройство дл контрол процессов твердени бетона | |
SU919486A1 (ru) | Устройство дл определени генерационного времени жизни неосновных носителей зар да в МДП-конденсаторах | |
RU2117956C1 (ru) | СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ИЗГИБА ЗОН ПОЛУПРОВОДНИКА ψs В МДП-СТРУКТУРЕ | |
SU1425431A1 (ru) | Вихретоковый толщиномер | |
RU2094794C1 (ru) | Газоанализатор | |
JPS63133068A (ja) | 回路電圧検出装置 | |
SU689423A1 (ru) | Способ определени профил концентрациипРиМЕСи B пОлупРОВОдНиКАХ | |
SU998969A1 (ru) | Аналоговый электроизмерительный прибор | |
SU911300A1 (ru) | Способ переменнотокового пол рографического анализа | |
RU2133999C1 (ru) | Способ определения напряжения плоских зон полупроводника в мдп-структурах | |
SU819750A1 (ru) | Устройство дл измерени шумовыхХАРАКТЕРиСТиК фОТОчуВСТВиТЕльНыХэлЕМЕНТОВ | |
SU669299A1 (ru) | Устройство дл автоматического сн ти характеристик полупроводниковых приборов | |
RU2212078C2 (ru) | Способ определения напряжения плоских зон полупроводника в металл-диэлектрик-полупроводник-структурах | |
SU879487A1 (ru) | Устройство дл измерени инфранизких напр жений | |
SU712775A1 (ru) | Автоматический измеритель составл ющих комплексного сопротивлени |