Устройство для контроля характеристик @ - @ переходов полупроводниковых приборов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХАРАКТЕРИСТИК р-п -ПЕРЕХОДОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее клеммы для подключения испытуемого прибора , задакнций генератор, выход которого подключен к одной из клемм для подключения прибора, дифференциатор, подключенный выходом к входу регистратора , о т ли чающееся тем, что, с целью повышения точности контроля , оно снабжено вычитателем, а задающий генератор выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения , выход которого подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к дополнительному выходу задающего генератора и-затворам первого и второго полевых транзисторов, исток первого полевого транзистора соединен с клеммой источника питания, сток первого полевого транзистора подключен к истоку второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу задающего генератора, а первый вход вычитателя соединен с первым выходом W задающего генератора, вторая клемма с для подключения р-п -перехода соединена с общей шиной, второй вход вычитателя подсоединен к первому выходу задающего генератора, а выход вычитателя соединен с входом дифференциатора .

СОЮЗ COBETCHHX

WIINCI

РЕСГ1УБЛИН

09} а1}

З151} С 01 R 31/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ф } "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИг1 >

К ABTOPOHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ внь яу у-g: - . (21) 3545913/18-21 (22) 02.02.83 (46) 30.07.84. Бюл. Ф 28 (72) А.Н.Мельников, А.В.Колибаба, В.В.Еремин и Д.А.Ячук (53) 621.382.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 301864, кл. G 01 R 31/26, 19.06. 70.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 468549, кл. G О1 R 31/16, 31. 08. 72 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ХАРАКТЕРИСТИК p-n --ПЕРЕХОДОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащее клеммы для подключения испытуемого прибора, задающий генератор, выход которого подключен к одной из клемм для подключения прибора, дифференциатор, подключенный выходом к входу регистратора, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вычитателем, а задающий генератор выполнен в виде генератора линейно изменяющегося на пряжения, выход которого подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к дополнительному выходу задающего генератора и затворам первого и второго полевых транзисторов, исток первого полевого транзистора соединен с клеммой источника питания, сток первого полевого транзистора подключен к истоку второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу задающего генератора, а первый вход ф вычитателя соединен с первым выходом задающего генератора, вторая клемма для подключения р-и -перехода соединена с общей шиной, второй вход вы- итателя подсоединен к первому выхо- g ду задающего генератора, а выход вычитателя соединен с входом дифференциатора.

1105835

Изобретение относится к технике измерения характеристик полупроводниковых приборов и может быть использовано для контроля их качеств, Известно устройство для контроля .5 характеристик p-n -переходов полупроводниковых приборов, содержащее задающий генератор, выполненный в виде операционного усилителя (ОУ), на вход которого включены два калиброванных резистора, а испытуемый переход включен в цепь обратной связи другого ОУ, к выходу которого через конденсатор подключены усилитель прямоугольного напряжения и измеритель 15 напряжения (1l.

Недостатками данного устройства являются низкие точность и нестабильность измерений на малых токах (d > 5X), связанные с переходом к конечным приращениям q Q=mq — после

63 ,т дифференцирования уравнения вольтамперной характеристики (ВАХ) перехода, лежащего в основе измере25 ний. Вследствие включения испытуемого перехода в цепь обратной связи ОУ коэффициент усиления последнего растет с уменьшением задаваемого тока.

При малых токах это приводит к увеличению дрейфа нуля ОУ, нелинейности преобразования, уменьшению соотношения сигнал/шум, а в случае контроля переходов с большими отклонениями значений параметра пч эти отрицательные явления многократно возрас- 35 тают. Кроме того, диапазон измерений ограничен снизу в связи с тем, что носитель информации по ю -параметрупеременная составляющая — берется в соотношении 1:10 к постоянной, оп- 4О ределяющей измеряемую точку ВАХ перехода.

М

Наиболее близким по технической

45 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство контроля характеристик о-п -перехода, содержащее задающий генератор, выполненный в виде источника постоянного напряжения, через прерыватель соеди—

50 ненного с конденсатором, к которому / подключен преобразователь U Д, выполненный в виде ОУ с испытуемым

P-N -переходом в цепи обратной связи и согласующего устройства, а выход преобразователя соединен с регистратором через лифференцирующее устройство ? ...

Данное устройство обеспечивает непрерывную регистрацию отклонения реальной ВАХ от идеальной зависимости, т.е. измерение гм -параметра.

В этом устройстве применен принциг непрерывного сканирования по току вдоль ВАХ испытуемого перехода, имеющего экспоненциальную зависимость по времени. После дифференцирования сигнала на p-o -переходе на регистрирующем устройстве получают характеристику о1 g 1р-n ) .

Цель изобретения — повышение т очности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля характеристик р- 1 -переходов полупроводниковых приборов, содержащее клеммы для подключения испытуемого прибора, задающий генератор, выход которого подключен к одной из клемм для подключения прибора, дифференциатор, подключенный выходом к входу регистратора, снабжено вычитаталем, а задающий генератор выполнен в виде генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к первому выводу ключа, второй вывод которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен к дополнительному выходу задающего генератора и затворам первого и второго полевых транзисторов, исток первого полевого транзистора соединен с клеммой источника питания, сток первого полевого транзистора подключен к истоку второго полевого транзистора, сток которого подключен к первому выходу задающего генератора,апервый вход вычитателя соединен с первым выходом задающего генератора, вторая клемма для подключения р-Z --перехода соединена с общей шиной, второй вход вычитателя подсоединен к первому выходу задающего генератора, а выход вычитателя соединен с входом дифференциатора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство контроля характеристик p-A -переходрв полупроводниковых приборов содержит задающий генератор 1, состоящий из ключа 2, генератора линейно изменяющегося напряжения 3 (ГЛИН), управляемого источника стабильного тока (ИСТ) с экспоненциальной передаточной характеристи.1105835 кой, выполненного на двух последовательно соединенных полевых транзисторах 4 и 5, клеммы питания 6 ИСТ, клеммы 7 и 8 для подключения прибора, вычитатель 9, входы которого подсоединены к выходам задающего генератора, а выход — к дифференциатору 10, включенному выходом к входу регистратора 11. Испытуемый р-и --переход является нагрузкой ИСТ.

Предлагаемое устройство контроля характеристик р-е -переходов полупро водниковых приборов работает следующим образом.

При размыкании ключа 2 на входе ГЛИН 3 начинает линейно возрастать напряжение глинн -

20 с наклоном Кл (В/сек). Этим напряжением управляется ИСТ на двух последовательно соединенных транзисторах 4 и 5, формирующий ток, возраста ющий через Р-- -переход со временем 25 по экспоненциальному закону р-п.= J е" " (? )

S ) где Д вЂ” ток насыщения обратно смешенного p-n -перехода, 30

К2 (Я л)- параметр ИСТ.

При этом напряжение на р-и --переходе возрастает по закону ВАХ p- — перехода, т.е. ) „„=Ю У,4, ф- . » . . (,) 3S 3 КТ!.Подставляя (2) в (3), получаем на

p-n -переходе напряжение

40 р-т YYl Ðò k< %,ã t. +IP< (Ч) где ярк — контактный потенциал перехода.

Это напряжение поступает на первый вход вычитателя 9, на другой вход которого подается возрастающее напряжение с ГЛИН 3. Задавая 2 =

u,= CK„t (1)+ . 1 4 () где :З вЂ” коэффициент усиления вычитателя.

Таким образом, при m-- 1 наклон изменения напряжения на выходе усилителя †вычитате равен нулю.

На выходе дифференциатора 10 получаем напряжение, пропорциональное д-параметру, которое поступает на регистратор 11.

Применение в задающем генераторе данного устройства управляемого источника стабильного тока на двух последовательно соединенных полевых транзисторах позволило избавиться от недостатков включения p- -перехода в цепь обратной связи ОУ. Установле6 -ЛЛ но, что в диапазоне токов 1 0 — 1 0 А и при сопротивлениях нагрузки в токовых точках измерений, соотве тс тв ующих сопротивлению идеального P - A —перехода в э тих точках, при приме нении полевых. транзисторов с р - П -переходои линейность переходной харак,теристики ИСТ не хуже 2 Х, а соот ношение сиг нал /шум 40 дБ .

Важно заметить, что при контроле качества полупроводниковых приборов с помощью п -характеристик о тклонение м -параметра на малых токах г -8 -ЛЛ

<10 — 10 А) наиболее ярко выявляет дефекты поверхности полупроводниковых структур.

1105835

Составитель Шиянов

Техред Л.Микеш Корректор Г.Решетник

Редактор И.Циткина

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

6/36 Тираж 711 Подписное

Заказ 5596 36

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5