Способ определения свч шумовой температуры полупроводника

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВЧ ШУМОВОЙ TE D1EPATУPЫ ПОЛУПРОВОДНИКА, основанный на измерении мощностей Р и Pf, шума, излучаемых соответственно исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума в отрезок волновода через элемент связи в виде прямоугольной щели, ширина h в которой меньше ее длины и толщины d исследуемого полупроводника не менее чем в 10 раз, отличающийс я тем, что, с целью измерения распределения шумовой температуры по нормали к поверхности исследуемого полупроводника, последовательно увеличивают ширину прямоугольной п . 4h, щели до величины Ь„, h + где 1, 2, 3, ..., а h шаг соответувеличения ширины, измеряют р(к| ветственно мощности Р р , ... г , . . д излучаемые через прямоугольные щели исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума, а распределение шумовой температуры по нор (Л мали к поверхности исследуемого полупроводника определяет по формуле (liairjLhi). h n - Рд hn-n к7 ртг IT г nhn.i n где Т - температура шума калиброванного источника шума.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ИЛ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ц+1 11„

2 / P ÄÄ++ hÄÄ

Тк)

>h „б1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3589472/24-09 (22) 04.05.83 (46) 07.07.85. Бюл. У 25 (72) А.М. Коннн и А.В. Приходько (7i) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников

АН Литовской ССР (53) 621.317.39(088.8) (56) Денис В., Пожела Ю. Горячие электроны. Вильнюс, Иинтис, 1971, с. 220.

Авторское свидетельство СССР

У 987539, кл, (: 01 R 29/26, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВЧ ШУМОВОЙ ТЕМИЕРАТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКА, осно- ванный на измерении мощностей Р„ и

Р„ шума, излучаемых соответственно (к1 исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума в отрезок волновода через элемент связи в виде прямоугольной щели, ширина h в кото-, 4(513 С 01 R 29/26 G 01 Я 22 00 рой меньше ее длины и толщины d исследуемого полупроводника не менее чем в 10 раэ, отличающийс я тем, что, с целью измерения распределения шумовой температуры по нормали к поверхности исследуемого полупроводника, последовательно увеличивают ширину прямоугольной щели до величины и„+ = Ь„ + и а)3, где n= 1, 2, 3, ..., dh„ — шаг увеличения ширины, измеряют соответветственно мощности Р „+1, ... Р „б (к1 излучаемые через прямоугольные щели исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума, а распределение шумовой температуры по нормали к поверхности исследуемого полупроводника определя1бт по формуле где Т„ — температура шума калиброванного источника шума.

1166023 2

h1 Ü

Ф d< сну d T(x)q(g„y 2)=А Т вЂ” (1) о о о (2) Р =p т(г) dV

Ч (4) Проводя аналогичные рассуждения для прямоугольной щели 2 шириной

h,,h, ... получаем рекурентную формулу

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может использоваться при исследов нии неоднородных полупроводников, например, тонких пленок на подложке, 5 а также эффектов неоднородного разогрева в сильных электрических и магнитных полях.

Цель изобретения — измерение распределения шумовой температуры по нормали к поверхности полупроводника.

На чертеже приведена конструкция устройства для определения СВЧ шумовой температуры полупроводника, Устройство для определения СВЧ I5 шумовой температуры полупроводника содержит отрезок волновода 1, элемент связи в виде прямоугольной щели 2, элемент 3 локализации электромагнит« ного поля, исследуемый полупровод- 20 ник 4.

Способ определения СВЧ шумовой температуры полупроводника реализуется следующим образом.

Излучение шумовой мощности через элемент 3 локализации происходит из эффективного излучающего объема 5.

Изменяя ширину прямоугольной щели, тем самым меняем толщину эффективного излучающего объема 5. 30

Согласно волноводной форме закона Кирхгофа полная излучаемая мощность где Т вЂ” температура исследуемого полупроводника 4;

Ч вЂ” объемная плотность тепловых потерь падающей волны в ис- 40 следуемом полупроводнике 4 (для той моды и частоты, на которых исследуется излучение).

Пусть температура исследуемого 45 полупроводника 4 в области, расположенной над прямоугольной щелью 2, является функцией только координаты х:T(r) = Т(х). Тепловые потери отличны от нуля лишь в области 50

h>x зО, h)y7>0, B+z > 0 где а — длина прямоугольной щели 2, h — его ширина.

Пусть ширина прямоугольной .шели

Й

2 равна Ь1, причем Ь1«4 —, где с1— его толщина. Тогда излучаемая в отрезок волновода 1 мощность равна, где

"1=Р "К " " a (Х1 ДZ) . о о о

Увеличиваем ширину прямоугольной щели2доЬ =hÄ+dh, О где a h — . Для мощности излуча10

1 емой в отрезок волновода 1, имеем

1 2 1 2 сс

, Р "x è„,т<. 1 „,, о о

1 Ь

=Д т — 1+4 т 1 2

2 2 3 2 о2 а где

"2 =Р 1х у "z %("1»); о 2 1 сс

4 4„uzi (х у z).

11 0 о

Аналогичным образом для однородного нагретого тела с температурой

Т„ имеем р к) А Т Р = А Т„+ АоТ„., (3)

Из выражений (1)- (3) находим

Как показывает эксперимент

1 2

А„h (6) т.е. тепловые потери в исследуемом полупроводнике 4 пропорциональны объему, в котором происходит поглощение энергии волны. Поэтому из выражений (5) и (6) получаем

Т(hq

2 h1 к

Т(1 1 п 1 ьрл+1 1 11 1 РоТ

1166023

Составитель P. Кузнецова

Техред М.Кузьма

Корректор Е.Сирохман

Редактор Н. Данкулич

Заказ 4306/40 Тираж 748 Подписное

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, 4 з

Выбор шага измерений dh (— о

10 обусловлен точностью измерений температуры. В случае, когла .погрешность определения СВЧ-мощности измерительным приемникомаоставляет 10Х, d достаточно выбрать dh = — .

Йспольэование предлагаемого способа измерения СВЧ шумовой темпера-, туры полупроводника обеспечивает измерение шумовой температуры в любой области объема полупроводника, что особенно важно при исследовании неоднородно разогретых систем.