Устройство для определения закона распределения примесей и измерений квазиконтактного потенциала р-п перехода

 

ОП ИСАНИ Е »44334I

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства 155562 (22) Заявлено 06.02.73 (21) 1880066/26-25 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.09.74. Бюллетень № 84 (51) М. Кл. С 01г 31/26

ГОсударственный комитет

Совета Министров СССР ае делам изобретений и открытий (53) УДК 621.383 (088.8) Дата опубликования описания 14.05.76 (72) Авторы изобретения А. Г. Дмитриев, А. С. Малкин, В. Ф. Мастеров и Б. В. Царенков (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНА

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ И ИЗМЕРЕНИЯ

КВАЗИКОНТАКТНОГО ПОТЕНЦИАЛА р — и-ПЕРЕХОДА

А (У,.— У), C == А (UK — Uj.

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано на предприятиях электронной и радиотехнической промышленности, занимающихся разработкой и изготовлением различных полупроводниковых приборов с р — n-переходами, а также может быть использовано в научно-исследовательской практике.

Как известно, основными характеристиками любого р — n-перехода, которые определяют его свойства, являются закон распределения примесей и величина квазиконтактного потенциала.

Этп характеристики можно определить пз зависимости емкости р — n-перехода (С) от напряжения (U), которая имеет вил: где у -- ноказатель степени;

U „ — квазиконтактный потенциал.

Показатель степени у определяется законом распределения примеси вблизи р — n-перехода, а квазиконтактный потенциал U,. определяется материалом полупроводника, уровнем легирования и типом примеси.

Известно устройство, которое измеряет емкость р — n-перехода в зависимости от напряжения смещения, производит соответствующий пересчет и строит график зависимости

С- = t(U) на экране осциллографа (авт. св. ¹ 155565) .

Недостатком известного устройства являеТсН то, что с его помощью квазпконтактный потенциал и закон распределения примесей могут быть установлены только у р — n-переходов со ступенчатым распределением примеси.

С целью расширения диапазона измеряе1О мых значений показателя степени в зависимости (б выход усилителя высокой частоты соединен с входом детектора, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого геператора экспоненциального напряжения, а

)о выход †Z-входом осциллографа и первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения, а выход — с переключающим реле; входы обоих генераторов экспоненциального напряжения соединены с синхронизатором.

Функциональная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство включает клеммы 1 для под3о ключения исследуемого р — п-перехода, низ3 кочастотный генератор напряжения 2, высокочастотный генератор тока 3, входной каскад с малой входной емкостью 4, усилитель высокой частоты 5, детектор б, сравнивающее устройство 7, первый генератор экспоненциально падающего напряжения 8, блок синхронизации 9, второй генератор экспоненциально падающего напряжения 10, управляемый ключ 11, переключающее реле 12 и осциллограф 13.

Устройство работает следующим образом.

Блок синхронизации (СИНХР) периодически с частотой j-400 Гц запускает оба генератора экспоненциального напряжения ГЭН-1 и ГЭН-2. Зависимость напряжения (U ) на выходе ГЭН-1 имеет вид:

Ui = U0i ехр т где т — постоянная времени спадания напряженич, которая дискретно (или непрерывно) может быть пзменена оператором, но выбирается такой,,. чтооы т1 (f

Зависимость напряжения (U2) на выходе

ГЭН-2 имеет вид:

t 1 /2 (/02 ех Р ) тг где т2 — постоя иная времени спадания напряжения, которая дискретно (или непрерывно) может быть изменена оператором, но выбирается такой, 1 чтобы т1 (—

С выхода высокочастотного усилителя (УВЧ) поступает переменное напряжение постоянной (пли медленно изменяющейся за период синхроимпульсов) амплитуды, которое пропорционально С -, тогда па входе сравнивающего устройства будет постоянное (при медленно изменяющейся) напряжение U..—

В момент времени /и когда окажется, что

U> — — U„, сравнивающее устройство выработает строб-импулыс. Этот момент времени (t ) определяется из соотношения..

U0i ехР

U..

t = — тi ln

UOI

443341

l3 этот момент времени на выходе второго генератора экспоненциального напряжения будет напряжение:

5 / t)1 (т (- 2= 02 exp (— — )=U02 exp — Iп — /: тг тг Uoi

U т,/тг

in и если обозначить отношение постоянных вреUог мени " -, To видно> ITO U2 — . у"

Цб

0 т. е. на выходе управляемого ключа, который

15 управляется строб-импульсами сравнивающего*устройства в момент времени t, будет напряжение U2 U" С . Итак, такая совокупность блоков позволяет проводить математическую операцию возведения в степень 6, 20 причем показатель степени задается отношением постоянных времени т|/т2 и может быть любым положительным числом.

Для определения закона распределения примесей нужно, изменяя 6=Ti/т2, добиться

20 того, чтобы через точки на экране осциллографа можно было провести прямую линию.

Это будет достигнуто, как только т1/т2 будет подобрано равным у. Таким образом, величина у определяется как отношение т1/т2, 30 при котором на экране осциллографа яркости точки ложатся на прямую линию.

Квазиконтактный потенциал U: определяется экстраполяцией прямой линии, на которую ложатся яркостные точки, к нулю ве35 личин С, т. е. к нулевым отклонениям луча по вертикальной оси, Предмет изобретения

Устройство для определения закона распределения примесей и измерения квазиконтактного потенциала р — и-перехода по авт. св. 155565, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, выход усилителя высокой частоты соединен со входом детектора, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого генератора экспоненциального напряжения, а вы;0 ход †Z-входом осциллографа и первым входом ключа, второй вход которого соединен с выходом второго генератора экспоненциального напряжения, а выход — с переключающим реле, входы обоих генераторов экспоненциального напряжения соединены с синхронизатором.

443341 (1 Г !17

/ !

I v

Составитель В. Немцев

Редактор Л. Цветкова

1 оррсктор О. Тюрина

Заказ 7690 Изд. № 1659 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

МОТ, Загорский филиал