SU940089A1 - Устройство дл измерени времени жизни неосновных носителей тока в полупроводниках - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

1

Изобретение относитс  к полупроводниковой технике, в частности к , измерению электро-физических параметров полупроводниковых монокристаллов .

Известно устройство дл  измерени  времени жизни неосновных носителей тока в полупроводниках, содержащее источник света, коллекторный контакт, измеритель фото-ЭДС 1 .

Однако устройство имеет большую погрешность измерени  жизни неосновных носителей тока из-за малой амплитуды сигнала, несущего в себе информацию в низкое быстродействие из-за необходимости дополнительной обработки полученной информации.

Наиболее близким техническим решением к преплагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  времени жизни неосновных носителей тока полупроводниковых монокристаллов, содержащее испытуемый образец, датчик переходного сопротивлени  контакта инжекционного зонда, генератор спаренных импульсов , ограничитель импульсов и осциллограф 2.

Недостатками известного устройства  вл ютс  невысока  достоверность результатов измерени  и большие затраты времени на получение окончательного результата измерени  времени жизни неосновных носителей.

Цель изобретени  - повышение достоверности результатов измерени  и увеличение быстродействи .

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  времени жизни неосновных носителей тока в полупроводниках, содержащее последовательно соединенные генератор одиночных импульсов, элемент задержки и суммирующий блок, соединенный другим входом с выходом генератора одиночных импульсов, преобразователь напр жение-ток , датчик с измерительными зондами дл  подключени  исследуемого образца и блок регистрации, иведены четыре ключа, второй и третий преобразователи напр жение-ток, дополнительный элемент задержки, элемент сравнени  с блоком уставки, гене ратор импульсов, счетчик, конденсатор и резистор, причем выход суммирующего блока через первый преобразователь напр жение-ток соединен с входом датчика , первый выход которого подключен к входу первого и второго ключей, выходы которых соответственно через второй и третий преобразователи напр жение-ток соединены с первой обкладкой конденсатора и входом третьего ключа, управл ющий вход которого через дополнительный элемент задержки соединен с управл ющим входом второго и выходом генератора одиночных импульсов, выход элемента задержки соединен с управл ющим входом первого ключа, выход третьего клю ма подключен к первому входу элемента сравнени  и к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой конденсатора, подключенной к второму выходу датчика, выход блока уставки соединен с вторым входом элемента сраснени , выход которого соединен с управл ющим входом четвертого ключа, соединенного через счетчик с блоком регистрации, к входу чет вертого ключа подсоединен генератор импульсов. На чертеже представлена структурна  схема поедлагаемого устройства. . Устройство содержит генератор 1 одиночных импульсов, суммирующий блок 2, элемент 3 задержки, преобразователи k-6 напр жение-ток, ключи 7-10, датчик 11, исследуемый образец 12, блок 13 уставки, дополнительный элемент I задержки, элемент 15 сравнени , конденсатор 16, резистор 17 генератор 18 импульсов, счетчик 19 блок 20 регистрации. Устройство работает следующим образом . Генератор t вырабатывает серию импульсов , период следовани  которых больше времени, рекомбинации неравновесных носителей инжектированных в образец. С выхода блока 2 через преобразователь Ц напр жение-ток и измерительные -зонды датчика 11 на образец 12 поступают два импульса тока, формируемых генератором 1 и элементом 3 задержки. Инжектируемые в образец неосновные носители первым импуль сом измен ют проводимость образца 12 9 4 в области контакта. По окончании первого импульса концентраци  неосновных носителей зар да уменьшаетс  за счет процесса рекомбинации. Этому соответствует увеличение сопротивлени  образца и возвращение его к исходной величине. Изменение сопротивлени  образца измер етс  между зондами с помощью второго импульса в зависимости от времени задержки элемента 3На врем  действи  первого импульса на выходе блока 2 открываетс  ключ 7 и преобразователь 5, формирующий ток положительного знака, пропорциональный уровню напр жени  на его входе , обеспечивает зар д конденсатора 16 до значени  напр жени , пропорционального падению напр жени  на переходе от первого импульса. Установившеес  напр жение на конденсаторе 16 хранитс  до момента по влени  на выходе блока 2 второго импульса, который , помимо воздействи  на контакт зонд-образец, открывает ключ 8 и формирует на выходе преобразовател  6 . ток отрицательной, величины, пропорциональной изменившемус  значению падени  напр жени  на переходе. За врем  второго импульса происходит разр д конденсатора 16. Напр жение U на обкладках конденсатора 16 после воздействи  первого импульса, равно U.. I-i-t-i а после воздействи  второго импульса где и и и напр жение на обкладках конденсатора после воздействи  соответствующих импульсов; t. и t - длительность первого и второго импульсов соответственно; 1 и I - значени  токов с выхода преобразователей 5 и 6, которые пропорциональны значени м падени  напр жени  на контакте зонд-образец после воздействи  первого и второго импульсов соответственно. После окончани  второго импульса открываетс  ключ 9, создающий цепь дл  разр да конденсатора через резис тор 17 с посто нной времени RC. Напр жение Uj. на конденсаторе 16, измен ю щеес  по закону i;/r и и - I , поступает на вход элемента 15 сравне ни , на второй вход которого поступа ет сигнал Uycr блока 13. При выполнении услови  U, элемент 15 сравнени  обеспечивает открывание ключа 10, подключающего генератор 18 ко входу счетчика 19Счетчик 19 осуществл ет счет импуль сов до тех пор, пока на входе элемента 15 сравнени  не наступает усло вие и 5 U,jj.-p, при выполнении которого элемент 15 производит запира ние ключа 10. Число N, получившеес  в счетчике к этому моменту, пропорционально вы ражению N t -c( ,,). С учетом того, что величина Ey,Uci пропорциональна времени жизни U, и с учетом посто нной поправки tp tv.UvCT N t + Таким образом, если счетчик 19 начи нает счет с числа,то в конце цикла измерени  результат показаний счетчи ка пропорционален времени жизни. Ре зультат фиксируетс  в регистрирующем блоке 20 и может быть передан дл  дальнейшей обработки. Путем подбора посто нной времени можно легко добитьс  равенства числа полученного в счетчике, и времени жизни. Предлагаемое устройство позвол е существенно повысить достоверность результата измерени  и увеличить бы стродействие более чем в 2 раза. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  времени жизни неосновных носителей тока в полупроводниках, содержащее последовательно соединенные генератор одиночных импульсов, элемент задержки и суммирующий блок, соединенный другим входом с выходом генератора одиночных импульсов, преобразователь напр жение-ток , датчик с измерительными зондами дл  подключени  исследуемого образца и блок регистрации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности результатов измерени  и увеличени  быстродействи , в него введены четыре ключа , второй и третий преобразователи напр жение-ток, дополнительный элемент задержки, элемент сравнени  с блоком уставки,генератор импульсов, счетчик, конденсатор и резистор, причем выход суммирующего блока через первый преобразователь напр жениеток соединен с входом датчика, первый выход которого подключен к входу первого и второго ключей, выходы которых соответственно через второй и третий преобразователи напр жениеток соединены с первой обкладкой конденсатора и входом третьего ключа, управл ющий вход которого через дополнительный элемент задержки соединен с управл ющим входом второго ключа и выходом генератора одиночных импульсов, выход элемента задержки соединен с управл ющим входом первого ключа, выход третьего ключа подключен к первому входу элемента сравнени  и к первому выводу резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой конденсатора, подключенной к второму выходу датчика, выход блока уставки соединен с вторым входом элемента сравнени , выход которого соединен с управл ющим входом четвертого ключа, соединенного через счетчик с блоком регистрации, к входу четвертого ключа подсоединен генератор импульсов. I Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Наупег J. R., Phys. Rev. 1951, 81, fP 5, p. 835.
2. 2.Ковтонюк Н. Ф. и др. Измерени  параметров полупроводниковых материалов . Изд. Металлурги , 1970, с. 206-209 (прототип).