Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода



Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода
Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода
Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода
Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода
Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода
Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода
Способ измерения последовательного сопротивления базы полупроводникового диода

 


Владельцы патента RU 2548925:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к технике измерения электрофизических параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества. Технический результат - повышение точности измерения последовательного сопротивления базы диода путем исключения саморазогрева p-n-перехода диода протекающим током в процессе измерения. Используется известный способ измерения последовательного сопротивления базы диода, в котором через диод пропускают прямой ток различной величины и измеряют падение напряжения на диоде при этих значениях прямого тока. Искомую величину последовательного сопротивления базы диода определяют по известным формулам. Для достижения технического результата прямой ток задают в виде трех последовательностей коротких прямоугольных импульсов большой скважности и амплитудой I1, kI1, 2kI1 и измеряют пиковое значение падений напряжения U1, U2, U3 на диоде при пропускании этих импульсов тока. Последовательное сопротивление базы определяется по формуле

где ΔU32=U3-U2; ΔU21=U2-U1; ν=ln 2/b; b=ln k. 3 ил.

 

Изобретение относится к технике измерения электрофизических параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества.

Как известно, одним из важных параметров полупроводниковых диодов является последовательное сопротивление базы, которое приводит к отклонению реальной вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода от экспоненциальной функции в режиме больших (сравнимых с предельно допустимыми) токов (см. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Радио и связь, 1977. - 488 с.).

Известен способ измерения сопротивления базы полупроводникового диода (см. Аронов В.Л., Федотов Я.А. Испытание и исследование полупроводниковых приборов. - М.: Высшая школа, 1975. - 386 с.), состоящий в пропускании через диод постоянного прямого тока Iд различной величины в измерении падения напряжения Uд на диоде при заданных значениях прямого тока и построении ВАХ диода Iд=F(Uд). Сопротивление базы определяется по отклонению ВАХ диода от экспоненты, путем решения системы уравнений, составленных по результатам измерений при нескольких значениях прямого тока.

Сопротивление базы проявляется в отклонении ВАХ от экспоненты только при больших токах, близких к предельно допустимым для данного типа диодов, поэтому недостатком способа является большая погрешность измерения из-за разогрева диода большим постоянным током.

Известен способ определения сопротивления базы диода, заключающийся в подаче на диод импульса прямого тока и измерении скачка напряжения на диоде в момент переключения тока (см. Полупроводниковые диоды: под ред. Носова Р.И., Горюнова Н.Н. - М., Сов. радио, 1968. - 322 с. или Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Радио и связь, 1977. - 488 с.).

Недостатком является большая погрешность измерения, обусловленная опять же нагревом диода большим прямым током, а также тем, что для измерения относительно малого скачка напряжения (порядка нескольких десятков милливольт на уровне сотен милливольт прямого падения напряжения на диоде) используют, как правило, осциллограф.

Технический результат - повышение точности измерения последовательного сопротивления базы диода.

Технический результат достигается тем, что через диод пропускают прямой ток и измеряют падение напряжения на диоде, при этом прямой ток задают в виде трех последовательностей коротких прямоугольных импульсов с большой скважностью и амплитудой I1, kI1, 2kI1, измеряют пиковое значение падений напряжения U1, U2, U3 на диоде при пропускании этих импульсов тока и последовательное сопротивление базы определяется по формуле

где ΔU32=U3-U2; ΔU21=U2-U1; v=ln 2/b; b=ln k.

Если выбрать k=2, то v=ln 2/b=1 и формула заметно упрощается

Пиковое значение падений напряжения U1, U2, U3 на диоде определяют либо импульсным вольтметром, либо вольтметром переменного тока с известным типом преобразователя.

Сущность способа состоит в следующем. В режиме больших токов, когда падение напряжения на последовательном сопротивлении базы становится заметным, то есть сравнимым с падением напряжения на p-n-переходе диода. Строго говоря, отклонение ВАХ от экспоненциальной функции будет наблюдаться уже при тех токах, при которых падение напряжения на сопротивлении базы будет сравнимо с тепловым потенциалом , где kB - постоянная Больцмана, Tn - температура p-n-перехода диода, q - заряд электрона. Выражение для ВАХ диода с учетом последовательного сопротивления базы (см., например, Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений. Под ред. Горюнова Н.Н. и Носова Ю.Р. Изд-во "Советское радио", 1968, 304 с. или Аронов В.Л., Федотов Я.А. Исследование и испытание полупроводниковых приборов. - М.: Высшая школа. - 1975. - 465 С.) принято записывать в виде:

где m - параметр неидеальности диода, I0 - ток насыщения.

Из (3) нетрудно выразить падение напряжения на диоде:

Если пропускать через диод постоянный ток большой величины, то в результате саморазогрева температура перехода будет возрастать и будет изменяться и тепловой потенциал, и значение тока насыщения I0 и для вычисления последовательного сопротивления базы необходимо знать эти значения. Для исключения разогрева перехода протекающим током предлагается попускать через диод импульсный ток с большой скважностью. Ясно, что длительность импульсов тока должна существенно превышать время нарастания напряжения для данного типа диодов. При скважности Q>100 приращение температуры перехода будет составлять доли кельвин во всем диапазоне рабочих токов; таким приращением температуры можно пренебречь и считать температуру p-n-перехода одинаковой при любой амплитуде импульсов тока.

Измерительные сигналы, формируемые при реализации способа, показаны на фиг.1. Измеряя амплитуду импульсов прямого падения напряжения на диоде при трех известных значениях амплитуды импульсов тока (не превышающих предельно допустимого значения для данного типа диодов), согласно (4) получим систему уравнений:

где a=ln(I1/I0), а параметр b=ln k.

Система легко решается методом последовательных исключений. Вычислив разности падений напряжений

для сопротивления базы диода rб получим выражение

где ν=ln 2/b.

Способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого показана на фиг.2. Устройство содержит две клеммы 1 и 2 для подключения контролируемого диода, устройство управления 3, управляемый генератор 4 импульсов тока, пиковый детектор 5, регистратор 6 и вычислитель 7; при этом клемма 1 соединена с общей шиной устройства, клемма 2 соединена с выходом генератора 4 импульсов тока и с входом пикового детектора 5, выход пикового детектора 5 соединен с входом регистратора 6, а выход регистратора с входом вычислителя 7, при этом выход устройства управления подключен к управляющим входам генератора импульсов тока и регистратора. Эпюры, поясняющие работу устройства, приведены на фиг.3.

Контролируемый диод подключают анодом к клемме 1, а катодом к клемме 2 устройства. По сигналу "Пуск" устройство управления 3 вырабатывает четыре управляющих импульса через равные интервалы времени T (фиг.3, а); по сигналу первого управляющего импульса У1 генератор импульсов тока вырабатывает последовательность импульсов тока с амплитудой I1 и скважностью Q (фиг.3, б), импульсы тока поступают в контролируемый диод, импульсное напряжение амплитудой U1, создаваемое на диоде импульсами тока (фиг.3, в), преобразуется пиковым детектором 5 в постоянное напряжение величиной U1 (фиг.3, г). По сигналу второго управляющего импульса У2 регистратор 6 преобразует напряжение U1 в цифровой код, который поступает в вычислитель 7, по этому же сигналу амплитуда импульсов тока, вырабатываемых генератором 4, увеличивается в k-раз и процедура преобразования повторяется: импульсное напряжение амплитудой U2 (фиг.3, в), создаваемое на диоде импульсами тока амплитудой kI1, преобразуется в постоянное величиной U2 (фиг.3, г).

По сигналу третьего управляющего импульса У3 регистратор 6 преобразует напряжение U2 в цифровой код, который поступает в вычислитель 7, по этому же сигналу амплитуда импульсов тока вырабатываемых генератором 4 устанавливается равной 2kI1 и процедура преобразования напряжения на диоде повторяется в третий раз: импульсное напряжение амплитудой U3 (фиг.3, в), создаваемое на диоде импульсами тока амплитудой 2kI1, преобразуется в постоянное величиной U3 (фиг.3, г). По сигналу четвертого управляющего импульса У4 регистратор 6 преобразует напряжение U3 в цифровой код, который поступает в вычислитель 7. По трем значениям напряжений U1, U2, U3 при известном значении тока I1 и коэффициента k вычислитель 7 вычисляет искомое значение сопротивления базы диода rб по формуле (1).

При выборе значений амплитуды тока I1 и коэффициента k для реализации способа следует руководствоваться следующими соображениями. Во-первых, необходимо соблюдать условие 2kI1<Imax, где Imax - предельно допустимый импульсный ток для данного типа диодов, во-вторых, при токе величиной I1 падение напряжения на сопротивлении базы должно быть заметным и составлять хотя бы 0,1…0,2 от падения напряжения на p-n-переходе; запишем это условие в виде rбоI1>0,1U1, где rбо - ориентировочное (ожидаемое) значение сопротивления базы для данного типа контролируемых диодов. Из этих двух условий следует, что коэффициент k необходимо выбирать из условия k<5rбоImax/U1. Поскольку априори значение сопротивления базы не известно даже ориентировочно, то выбор значений амплитуды тока I1 и коэффициента k можно осуществить по результатам предварительных измерений ВАХ, для которых можно использовать описанное выше устройство.

Способ измерения последовательного сопротивления базы диода, состоящий в том, что через диод пропускают прямой ток различной величины, измеряют падение напряжения на диоде при этих значениях прямого тока и определяют искомую величину последовательного сопротивления базы диода по известным формулам, отличающийся тем, что прямой ток задают в виде трех последовательностей коротких прямоугольных импульсов большой скважности и амплитудой I1, kI1, 2kI1, измеряют пиковое значение падений напряжения U1, U2, U3 на диоде при пропускании этих импульсов тока и последовательное сопротивление базы определяется по формуле

где ΔU32 = U3-U2; ΔU21 = U2-U1; ν = ln 2/b; b = ln k.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: из партий ИС методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра.
Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к способам отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN, излучающих в видимом диапазоне длин волн. Способ отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN включает проведение измерений при комнатной температуре в любой последовательности падений напряжения в прямом и обратном направлениях и плотностей тока на светодиодах, отбраковку по определенным критериям, последующее проведение старения светодиодов при определенных условиях, повторное проведение упомянутых измерений при первоначальных условиях, кроме одного, с окончательной отбраковкой ненадежных светодиодов.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятии - изготовителе радиоаппаратуры.

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС) как логических, так и аналоговых. Сущность изобретения заключается в том, что на представительной выборке проводят измерение критического напряжения питания (КНП) до и после электротермотренировки (ЭТТ) продолжительностью до 100 ч и после термического отжига продолжительностью 4-10 ч при температуре, максимально допустимой для данного типа ИС, затем находят коэффициент М и по его значению разделяют ИС по надежности. M = Е К Р Э Т Т − Е К Р Н А Ч Е К Р Э Т Т − Е К Р о т ж , где Е К Р Н А Ч ,   Е К Р Э Т Т ,     Е К Р о т ж - значения КНП до ЭТТ, после ЭТТ и после отжига соответственно.

Изобретение относится к контролю качества и надежности интегральных схем (ИС), как логических, так и аналоговых, и может быть использовано как в процессе производства, так и при входном контроле на предприятиях-изготовителях радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: способ измерения шума узлов фотоприемного устройства (ФПУ) включает измерение напряжения шума U ш1 с выключенным напряжением питания ФПУ, измерение напряжения шума U ш2 с включенным напряжением питания ФПУ и заданным временем накопления ФПУ, расчет напряжения шума ФПУ U ш по формуле: U ш = U ш 2 2 − U ш 1 2 .

Изобретение относится к измерению тепловых параметров компонентов силовой электроники. Сущность: прибор нагревают путем пропускания через него тока произвольной формы в открытом состоянии.

Способ разделения полупроводниковых изделий по надежности заключается в том, что на партии полупроводниковых изделий измеряют интенсивность шума на двух частотах 200 Гц и 1000 Гц.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов наноэлектроники, таких как нанотранзисторы, нанорезисторы и др.. Сущность: способ заключается в пропускании через объект измерения последовательности импульсов греющего тока с постоянным периодом следования и длительностью, изменяющейся по гармоническому закону, измерении в паузах температурочувствительного параметра - напряжения на объекте при пропускании через него измерительного тока и определении изменения температуры объекта, вызванной модуляцией греющей мощности. Далее с помощью Фурье-преобразования вычисляют амплитуду первой гармоники температуры объекта, после чего определяют тепловое сопротивление как отношение амплитуд первых гармоник температуры и греющей мощности. При этом при определении амплитуды первой гармоники греющей мощности учитывают величину рассеиваемой мощности в паузе между греющими импульсами при пропускании через объект измерительного тока. Технический результат: повышение точности. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов силовой электроники и может быть использовано для контроля их качества. Способ заключается в том, что нагрев мощного МДП-транзистора осуществляют греющей мощностью, модулированной по гармоническому закону, для чего через транзистор пропускают последовательность импульсов греющего тока постоянной амплитуды, постоянным периодом следования и изменяющейся по гармоническому закону длительностью. Импульсы пропускают через встроенный в мощный МДП-транзистор антипараллельный диод при закрытом канале транзистора, измеряют и запоминают для каждого греющего импульса напряжение на диоде и вычисляют временную зависимость средней за период следования греющей мощности. В паузах между импульсами греющего тока измеряют и запоминают значения температурочувствительного параметра - прямого напряжения на диоде при малом постоянном измерительном токе и вычисляют временную зависимость температуры кристалла в процессе нагрева транзистора, после чего с помощью Фурье-преобразования вычисляют амплитуду основной гармоники температуры кристалла и амплитуду основной гармоники греющей мощности, отношение которых равно модулю теплового импеданса транзистора на частоте модуляции греющей мощности. Затем процесс измерения повторяют на других частотах модуляции, получают частотную зависимость модуля теплового импеданса транзистора, содержащую участок с постоянным значением модуля теплового импеданса, которое принимают равным тепловому сопротивлению переход-корпус мощного МДП-транзистора. 4 ил.

Изобретение относится к области инновационных технологий и может быть использовано для определения параметров кристаллов силленитов, определяющих эффективность перспективных технических систем, и их экспресс-характеризации методами диэлектрической спектроскопии. При соответствующей стартовой подготовке образцов и выборе частоты регистрации, основанном на информации о частотных спектрах, могут быть определены ключевые параметры примесных центров в кристаллах силленитов. Изобретение обеспечивает возможность оценки параметров, характеризующих оптоэлектронные свойства силленитов, по результатам измерений частотных зависимостей проводимости, комплексной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь при разных температурах. 4 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники. Использование: для термотренировки тонких пленок, нанесенных на диэлектрическую основу. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном для обезжиривания поверхности, помещают изделия в камеру конвекционной печи так, чтобы у атмосферы был доступ к проводниковому слою платы, производят термотренировку изделий в атмосфере воздуха при температуре процесса 100-170°С в течение 85-340 ч, по окончании термотренировки проверяют платы на адгезию липкой лентой с клеевым слоем, производят очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном от остатков клеевого слоя на платах, проводят внешний осмотр изделий с помощью микроскопа на предмет отслоения проводникового слоя. Технический результат: обеспечение возможности выявления потенциально ненадежных металлизированных тонкопленочных структур и скрытых дефектов микрополосковых плат по параметру межслоевой адгезии проводников методом термотренировки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам измерения параметров наноструктур, и может быть использовано при определении электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки. Способ определения электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки, включает измерение вольт-амперных и импедансных характеристик. Новым является то, что выбирают мемристоры в виде конденсаторов металл - диэлектрик - полупроводник с соизмеримыми емкостями диэлектрика и области пространственного заряда полупроводника, и с отсутствием фиксации (пиннинга) уровня Ферми на этой границе раздела; для этих структур дополнительно измеряют спектральную характеристику конденсаторной фотоЭДС; из измеренных характеристик определяют электрофизические параметры структур, которые характеризуют происходящие при формовке изменения как в диэлектрике, так и на границе раздела диэлектрик/полупроводник и в полупроводнике: захват носителей заряда поверхностными состояниями на границе раздела диэлектрик/полупроводник, перемещение ионов, электрохимические реакции, дефектообразование. Изобретение обеспечивает расширение диагностических возможностей измерения характеристик и повышение степени прогнозирования электрофизических параметров мемристоров в виде МДП-конденсаторов для оптимизации технологии их изготовления при их разработке, кроме того, изобретение расширяет арсенал методов измерительной технологии в актуальной области изготовления мемристоров, являющихся основой нового поколения устройств энергонезависимой памяти. 1 з.п. ф-лы, , 4 ил.
Наверх