Устройство для регистрации вольт-фарадных характеристик

 

ОПИС НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯИЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалмстическик

Республик („1978084 (е1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230131 (21) 3240712/1Â-21

151) h4. Ка.э

6 03 R 31/26 с присоединением заявки МоГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 30И1,82., бюллетень И944

)53) УДЯ 621. 3е2. .2(088.8 ) Дата опубликования описания Зц1182 (72) Авторы изобретения

К.С.Мотеюнас, Г.И.Пузонас и С.Ю.Сакалеускас!

Вильнюсский ордена Трудового Красного Знамени и орДена Дружбы Народов государственный универсйтет им, В.Капсукаса (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ВОЛЬТ-ФАРАДНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к электронной и измерительной технике и может быть использовано для исследования поверхностных свойств полупроводников, а также для контроля качества электронных приборов, например на основе структур МДП.

Известны устройства для измерения и регистрации вольт-фарадных характеристик. Они основаны на использовании как импульсных, так и гармонических сигналов.

Одно из известных устройств со" держит генератор синусоидального напряжения, источник напряжения смещения, объект измерения, включенный . в состав реэистивно-емкостного делителя, усилитель, детектор, схему установки нуля и двухкоординатный регистрирующий прибор. Это устройство позволяет регистрировать вольтфарадные характеристики с помощью высокочастотного тестового сигнала, подаваемого на исследуемый образец (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность регистрации характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому

:является устройство для регистрации вольт-фарадных характеристик, содержащее генератор линейно изменякицего ся напряжения, выход которого соединен с одной иэ клемм для подключения исследуемого образца и со входом горизонтального отклонения регистрирующего прибора, а также операционный усилитель, охваченный цепью от10 рицательной обратной связи, вход которого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого образца, а выход - со входсм вертикального отклонения регистрирующего прибора С23. тэ укаэанное устройство отличается простотой, позволяет регистрировать квазистатические вольт-фарадные характеристики только с помощью одного линейно иэменякщегося напряжения, но не обеспечивает высокой чувствительности, а также возможности регистрировать нормированные характеристики, т.е. зависимость емкости исследуемой структуры от напряжения, 25 отнесенную к максимальному ее значению.

Цель изобретения — обеспечение воэможности получения нормированных вольт-фарадных характеристик и повышение чувствительности устройства. 978084

Ы с(н„)

Сея я где C(U1 ) - электрическая емкость измеряемого объекта.

Напряжение U с аналогового дифференцирующего блока поступает на вход детектора 7 амплитуды и вертикальный вход двухкоординатного регистрирующего прибора 6. Детектор 7

60 б5

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регистрации вольт-фарадных характеристик, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с одной из клемм для подключения исследуемого образца и со входом горизонтального отклонения регистрирующего прибора, а также операционный усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связи, вход кото- 10 рого соединен с другой клеммой для подключения исследуемого образца, а выход — со входом вертикального отклонения регистрирующего прибо-. ра, введены детектор амплитуды, 15 блок сравнения и второй регистрирующий прибор, а в качестве цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя применен функциональный элемент, вход управления которо.го подключен ко входу второго регистркрующего прибора и через последовательно соединенные блок сравнения и детектор амплитудй . к выходу операционного усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства °

Устройство содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, аналоговый дифференцирующий блок 2, состоящий из клеммы 3 для подключения исследуемого образца и операционного усилителя 4 с функциональным элементом 5 в цепи отрицательной обратной связи, двухкоординатный ре- 35 гистрирующий прибор 6, детектор 7 амплитуды, блок 8 сравнения, второй регистрирующий прибор 9.

Устройство работает следующим образом. 40

Напряжение 01 на выходе генератора 1 изменяется по закону

01 (t ) Ue+ t (1)

Функциональный элемент 5 представляет собой управляемую напряжением про- 45 водимость с электрически развязанными цепями управления и управляемой проводимости (например, оптрон ) ° (U» ) у. (2) где Q — йроводимость функционального элемента;

U»> - . Управляющее напряжение.

Тогда напряжение 3 выхода аналогового дифференцирующего блока равняется амплитуды работает таким образом, что напряжение на его выходе U пропорционально максимальному значению U,или, что однозначно, макси мальному значению С41 ) т (4)вам (4) где К., - коэффициент пропорциональности;

С(„ ) ц," максимальное вналарние C(u1 )

Напряжение U> поступает на блок и сравнения, на котором усиливаетсм разность напряжения U и заданного напряжения Ue, источник которого имеется в блоке. На выходе блока 9 сравнения получаемое напряжение М вв равно пр =

Так как 0„„ имеет определенное конечное значение при определенной проводимости функционального элемента 5, то при большом коэффициенте усиления Ке напряжение U1 будет совпадать с напряжением Уз с большой точностью. Тогда из (4 ) вытекает, чъо (V1)7 сссяясяеяяе — + » — является ясстоянной величиной, а с учетом (2) goлучается

С(01 )щах fg(U ynp> ) (6 )

В силе равенства (6) вторым регистрирующим прибором 9 измеряется

C(U1 )maw °

В случае линейной зависимости проводимости функционального элемента 5 от управляющего напряжения в качестве второго регистрирующего прибора 9 может работать стрелочный или цифровой вольтметр.

За счет изменения проводимости функционального элемента 5 в цени обратной связи операционного усилителя 4 любое значение С(ц „ ) „„определяет то же напряжение 0>, и на двухкоординатном регистрирующем приборе 6 регистрируются нормирование вольт-фарадные характеристики объекта измерения.

Так как отношение максимальной емкости объекта измерения и проводимости функцйонального элемента 5 является постоянной величиной, обеспечивается оптимальная постоянная времени аналогового дифференцирунщего блока 2, а тем самым и максимальная чувствительность устройства, потому что при малых емкостях измеряемого объекта уменьшается проводимость функционального элемента 5, что увеличивает соотношение сигнал/шум.

Предлагаемое устройство позволяет регистрировать нормированные

978084

Формула изобретения

15

Составитель О.Кудрявцева

Редактор Н.Веэродная ТехрепЖ.Кастелевич КорректорР.+ +<

Заказ 9209/61 Тираж 717 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, б вольт-фарадные характеристики, обеспечивая максимальную чувствительность, что очень удобно для проведения контроля серий полупроводниковых приборов, например, на основе структур МДП.

Устройство для регистрации вольтфарадных характеристик, содержащее генератор линейно изменяющегося нап° ряжения, выход которого соединен с ,одной из клемм для подключения иссле.дуемого образца и с входом горизонтального отклонения регистрирующего .прибора, а также операционный усили.тель, охваченный цепью отрицательной

;обратной связи, вход которого соеди-!

:нен с другой клеммой для подключения исследуемого образца, а выход — с входом вертикального отклонения ре.I гистрирующего прибора, о т л и ч а Ю- щ е е с я тем, что, с целью получения нормированных вольт-фарадных характеристик и повышения чувствительности, в него введены детектор амплитуды, блок сравнения и второй регистрирующий прибор, а в качестве цепи отрицательной обратной связи операционного усилителя применен функ" циональный элемент, вход управления которого подключен к входу второго регистрирующего прибора и через последовательно соединенные блок сравнения и детектор амплитуды к выходу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при эксперткэв

1. Колешков В.М. и др. Контроль в технологии микроэлектроники. Минск, "Наука и техника", 1979, с.156.

2. Патент США Р 3668523, кл. 324-158, 1972 (прототип ).