Способ определения параметров нерезонансных трехэлемениных двухполюсников

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров полупроводниковых структур и тонких пленок при производстве полупроводниковых приборов. Цель изобретения - повышение быстродейстзия за счет определения частоты экстремального фазового сдвига расчетным путем. Сущность способа заключается в подаче на контролируемый объект гармонических сигналов нижней, средней и верхней частот, измерении на них модуля комплексного сопротивления, вычислении частоты экстремального фазового сдвига и определении модуля комплексного сопротивления с последующим расчетом параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников на микроЭВМ. 2 ил. У Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а также (21) 4687544/21 (22) 03.05.89 (46) 15.01,92. Бюл. М 2 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Л.И.Жуган, А.Г.Конник, B.Ã. Плотников, Ю.М. Сорока и Г.А.Штамбергер (53) 621.317.377(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 234508, кл. G 01 R 31/26, 1967.

Авторское свидетельство СССР

М 890270, кл, G 01 R 27/26, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕРЕЗОНАНСНЫХ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к электроизмеИзобретение относится к электроизмерительной технике. в частности к измерению и контролю параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников (НТД) и может быть использовано для измерения и контроля параметров полупроводниковых структур и тонких пленок при производстве полупроводниковых приборов, Целью изобретения является повышение быстродействия измерений.

На фиг. 1 представлен пример реализации способа измерений; на фиг. 2 — виды нерезонансных трехэлементных двухполюсников и их характеристики.

Устройство для реализации способа измерения (фиг. 2) содержит контролируемый

НТД 1, управляемый генератор 2 гармонических сигналов, вольтметр 3 с цифровым выходом, частотомер 4 с цифровым выхо„.,5U„„1705765 А1 рительной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров полупроводниковых структур и тонких пленок при производстве полупроводниковых приборов. Цель изобретения — повышение быстродействия за счет определения частоты экстремального фазового сдвига расчетным путем, Сущность способа заключается в подаче на контролируемый объект гармонических сигналов нижней, средней и верхней частот, измерении на них модуля комплексного сопротивления, вычислении частоты экстремального фазового сдвига и определении модуля комплексного сопротивления с последующим расчетом параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников на микроЭВМ, 2 ил. дом, амперметр 5 с цифровым выходом, микроЭВМ 6.

Сущность изобретения заключается в следующем.

МикроЭВМ 6 задает следующие рабочие частоты; (он — низкую частоту, вс — среднюю частоту, аЪ вЂ” высокую частоту. Генератор 2 последовательно подает сигналы названных частот на контролируемый НТД, Вольтметр 3 измеряет напряжение 01 на входе НТД 1, амперметр 5 — ток! на выходе

НТД 1, частотомер 4 — значение частоты гармонического сигнала на частотах а, а аь, Nc выбирают как среднее геометрическое частот вн и Ne

1705765 э <„„< а„.,аз

Для НТД ЛЬ 2 и М 4

С1(1)-д.;

A- l Z1 101! /111

С А Д

Ан — Ae

Для НТДЛВ5и М7

Для НТД М 6 и hk 8

А-!! 1-111/101 I

11) дд Ан — Ан

Ан - Ао

As=A

Аа Ав

С1{2)-С1{ ) (1+ aA.)

С{2) - С(1) (1+ дд,), 1

R (р )

Эти данные заносятся в память микроЭ ВМ 6. В зависимости от вида НТД (фиг. 2) микроЭВМ 6 рассчитывает параметр д (мо° дуль комплексного сопротивления), который может принимать значения ®!, I Z I, Y

Z 10

1 — 1 I Y I, где IZ 1- модуль сопротивления

НТД 1, в — круговая частота, IY I- модуль проводимости.

Для НТД ЛВ 1 и М 3 параметр А равен:

A- I 111/! 01! в:

A IZ/в! -1O11/111 в

МикроЭВМ 6 рассчитывает значения парэметра А на частотах ен в вв, соответственно Ан, Ас, Ав. 8 начале принимается где Ао-.значение А при а)-0, А -значение

А при со оо. По формуле

40 микроЭВМ 6 вычисляет частоту зкстремальHoI o фазового сдвига а и подает код этой частоты на генератор 2.

Поскольку измерения проводятся не на 50 частотах в 0 и в оо, а нэ вн и а, то формула для в приобретает вид:

A,— - A, Генератор 2 подает сигнал с частотой а нэ контролируемый НТД 1. Аналогично параметрам Ан, Ао, А> определяется параметр А, т.е, значение А при и - а . Величины аЪ, аЪ, сц, Ан. Аэ, А являются исходными данными для расчета параметров НТД, который производит микроЭВМ 6 по приведенному алгоритму.

Рассмотрим алгоритм определения параметров НТД на конкретном примере для

НТД N. 1, для которого в соответствии с фиг.

2 имеем:

C1 C

С1+ С

В первом приближении принимаем:

Й) (1) д2 «д2

R =(1/щc )

As — Ав где С1(1), С(1), R() значения C1, Q R e первом приближении. Подставляем С1 ч С 1), Rib s формулу(1) один раз приp у, другой при а) - аЪ, получаем Ан(, As — значени)я

{1 п аметрэ А для первого приближения С1(1, С R на низкой и высокой частоте.

По формулам определяем д Ан и д As — относител(ьные величины отличий Ан от Ан и Ае от Ae " (1) 1), По формулам д (1)2 д 2

A I A fij

С1, С . й(2 — второе прцблищениЕ параметров С1, С. R. Далее C1 ), С" . R(опять подставляются в формулу (1) нэ частотах щ и а и определяются значения C1(), С("), R{ — третье приближение. Этот процесс вычислений параметров НТД происходит до тех

1705765!

ДАЯ (, (АУI e

К=

10 следовательно

)с)ЯСЙ1+R+R<

)вас+1

А=

IZI =

0  — )—

G Е (2) R+ R1

RC в1 или

> (я.

С=—

Щ йЪ = — )

К пор, пока одновременно не будут выполнены два условия: где дАн", дАВ" — относительные величины (1) (1) отличий I приближения от измеренного значения на низкой и высокой частотах; я — наперед заданная погрешность.

При выполнении этих, условий 1-ое приближение параметров С ", С(), R" равно С1, С, R с погрешностью е.

Ниже показана справедливость приведенных математических выражений на примере НИД М 2: комплексное сопротивление Z НТД М 2 модуль комплексного сопротивления тангенс угла фазового сдвига

tuR CR< щр— й) R С В1+й+Я1 значение частоты экстремального фазового сдвига (из условия (dtg р/d со) =. О) значение параметра, определяемого на частоте со (в данном случае С);

Эта формула получена из формулы (2).

Если выразить иЪ через вс, то получим где К вЂ” коэффициент пропорциональности, Подставляя в формулу (2) значение

Cd =, где а =К

1 Ъ )И. А

5 получим выражение К через Ао, А,, А

Значения параметра А для разных видов НТД выбирается таким образом, чтобы

А = т(в) имело вид

20 где В, D, Е, G — коэффициенты, зависящие от параметров НТД, причем

30 Таким образом, в данном способе возможно измерение восьми типов НТД, достигается требуемая точность, а также повышается быстродействие измерений.

35 Формула изобретения

Способ определения параметров нврезонансных трехэлементных двухполюсников, включающий подачу на

40 контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник напряжения га рмонического сигнала на частоте экстремального фазового сдвига, измерения модуля комплексного сопротивления на этой

45 частоте, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, на контролируемый трехэлементный двухполюсник напряжения гармонических сигналов низкой в, средней вс и высокой а частот, 50 причем шй Ъ <®с М» в на этих частотах измеряют модуль комплексного сопротивления трехэлементного нереэонансного двухполюсника A„Ac, As соответственно и вычисляют значение частоты экстремального фазового сдвига «ъ

1705765 по измеренным значениям определяют искомые параметры трехэлементного нереэонансного даухполюсника,