Устройство для измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике

 

Изобретение обеспечивает повышение точности и производительности измерений . Исследуемый полупроводник (ИИ) 10 прикладывается к наружной поверхности торцевой стенки квазистатического резонатора (КСР) 2 над кольцевым измерительным отверстием. Отверстие обеспечивает связь ИП 10 с КСР 2. Излучение транзисторного СВЧ- генератора 1 пр оходит через КСР 2 на детектор 3. На нагрузке 11 детектора 3 вьщеляется напряжение, пропорциональное прошедшей мощности СВЧ и зависящее от уд. сопротивления ИП 10. ИП 10 облучается источником оптического излучения 4, на который через управляемый преобразователь 8 напряжение - ток поступает питание от генератора 9 прямоугольных импульсов. Импульсы фотопроводимости также выделяются на нагрузке 11 и через видеоусилитель 5 поступают на блок сравнения 7. На другой его вход подается полное напряжение нагрузки 11. Напряжение с блока сравнения 7 поступает на управляющий вход преобразователя 8 напряжение - ток, в результате чего изменяется амплитуда источника оптического излучения 4. Измеритель 6, на который поступает сигнал с видеоусилителя 5, вырабатывает импульс , длительность которого пропорциональна времени жизни неосновных носителей заряда в ИП 10. 1 ил. t // S (Л К) ю Г) со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (. 1) 4 G 01 N 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3777958/24-09 (22) 20.07.84 (46) 30.04.86 ° Бюл. Р 16 (71) Сибирский физико-технический институт им. В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете им В.В.Куйбышева (72) В.Б.Ахманаев, Ю.В.Медведев и А.И.Сафронов (53) 621.317.39 (088.8) (56) Ковтонюк Н.Ф., Концевой Ю.А. Измерение параметров полупроводниковых материалов. M.: Металлургия, 1970, с. 175-204.

Авторское свидетельство СССР

Ф 896524, кл. G 0 1 N 22/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

ЖИЗНИ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В

ПОЛУПРОВОДНИКЕ (57) Изобретение обеспечивает повышение точности и производительности измерений. Исследуемый полупроводник (ИП) 1О прикладывается к наружной поверхности торцевой стенки квазистатического резонатора (КСР) 2 над кольцевым измерительным отверстием. От„„SU„„1227999 A 1 верстие обеспечивает связь ИП 10 с

КСР 2. Излучение транзисторного СВЧгенератора 1 проходит через KCP 2 на детектор 3. На нагрузке 11 детектора 3 выделяется напряжение, пропорциональное прошедшей мощности СВЧ и зависящее от уд. сопротивления ИП 10.

ИП 10 облучается источником оптического излучения 4, на который через управляемый преобразователь 8 напряжение — ток поступает питание от генератора 9 прямоугольных импульсов.

Импульсы фотопроводимости также вьщеляются на нагрузке 11 и через видеоусилитель 5 поступают на блок сравнения 7. На другой его вход подается полное напряжение нагрузки 11. Напряжение с блока сравнения 7 поступает на управляющий вход преобразователя 8 напряжение — ток, в результате чего изменяется амплитуда источника оптического излучения 4. Измеритель 6, на который поступает сигнал с видеоусилителя 5, вырабатывает импульс, длительность которого пропорциональна времени жизни неосновных носителей заряда в ИП 10. 1 ил.

1227999

Изобретение относится к измеритель ной технике.

Цель изобретения — повышение точности и производительности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения времени жизни неос.ионных носителей заряда в полупроводнике. устройство для измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике содержит СВЧ-генераб тор 1, например транзисторный, квазистатический резонатор 2 с (кольцевым измерительным) отверстием, детектор 3, источник оптического излучения 4, например светодиод, видеоусилитель 5, измеритель 6 псстоянной времени спада импульсов, блок 7 сравнения, управляемый преобразователь 8 напряжение — ток, генератор 9 прямоугольных импульсов.

Устройство для измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике работает следующим образом.

Исследуемый полупроводник 10 прикладывается к наружной поверхности торцевой стенки квазистатического резонатора 2 над кольцевым измерительным отверстием. Транзисторный

СВЧ-генератор 1 работает в режиме затягивания частоты квазистатическим резонатором 2, что обеспечивает автоматическую подстройку датчика в резонанс при наложении исследуемого полупроводника 10 на квазистатический резонатор 2. На нагрузке 11 детектора 3 выделяется постоянное напряжение U„, пропорциональное прошедшей через квазистатический резонатор 2 мощности СВЧ, которая, в свою очередь, определяется удельным сопротивлением исследуемого полупроводника 10.

Генератор 9 вырабатывает последовательность импульсов напряжения прямоугольной формы, преобразуемые управляемым преобразователем 8 в импульсный ток питания светодиода.Амплитуда этого тока, и, следовательно мощность оптического излучения зависят от напряжения на управляющем входе преобразователя 8. Импульсы фотопроводимости с амплитудой 6Ij„ выделяются на нагрузке 11, усиливаются видеоусилителем 5 с коэффициентом усиления 1000 и поступают на вход измерителя 6 и на один из входов блока 7 сравнения. На другой вход. блока 7 подается полное напряжение с нагрузки 11. Блок 7 вырабатывает напряжение, пропорциональное отношению а0„ /LI,„, которое воздействует на управляющий вход преобразователя

8,изменяя амплитуду через светодиод.

Параметры схем подобраны так,что отношение ьН„/ Н„ поддерживается равным 0,01 нез. висимо от удельного сопротивления исследуемого полупроводника 10. Этим обеспечивается выполнение условия малости уровня возбуждения неосновных носителей.

Измеритель 6, синхронизируемый генератором 9, вырабатывает импульс длительностью, равной временному рас стоянию между моментами пересечения задним фронтом импульса фотопроводимости двух уровней, отличающихся в е щ раз (e = 2,718) . Длительность этого импульса измеряется методом заполнения импульсами стабильной частоты 10 мГц, среднее по результату измерений десяти импульсов отображается

25 на цифровом табло измерителя 6 в качестве времени жизни неосновных носителей заряда в исследуемом полу проводнике 10.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике, содержащее квазистатический резонатор, снабженный отверстием для связи с исследуемым полупроводником, СВЧ вЂ генерат и де35 тектор, подключенные к квазистатическому резонатору, а также источник оптического излучения, размещенный напротив отверстия в квазистатичес4О ком резонаторе, и генератор прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, к выходу детектора последовательно подключены видеоусилитель

45 и измеритель постоянной времени спада импульсов, между выходом детектора и управляющим входом источника оптического излучения введены последовательно соединенные блок, сравнения и управляемый преобразователь напряжение — ток, при этом второй вход блока сравнения соединен с выходом видеоусилителя, а выход генератора прямоугольных импульсов подключен к входу синхронизации измерителя постоянной времени спада импульсов и управляющему входу управляемого преобразователя напряжение — ток.