Датчик параметров полупроводниковых материалов

Авторы патента:

G01N22 - Исследование или анализ материалов с использованием сверхвысоких частот (G01N 3/00- G01N 17/00,G01N 24/00 имеют преимущество)

Союз Советсинк

Социалистические

Реснубннк

ОП ИСАНИЕ 896524

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (б1) Донолнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 19.12.79 (2}) 2855057/18-09 с присоединениеее заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.01.82 ° Бюллетень № 1

Дата онубликования ояисания 10. 01. 82 (Я}М. Кд.

G 01 и 22/00

3Ьаудерстеенеый.кемятет

СССР ао делам иза6ретеннк н вткрьпяй (53) УДК 621. . 317(088. 8) (72) Авторы изо6ретения

В.6. Ахманаев, Ю.В. Медведев и А.П. Хлестунов

/ институт им. 1}.Ä. Êóçíåöîâà

«1

Красного Знаменйим. В.В. Куйбышева

Сибирский физико-технический при Томском ордена Трудового государственном университете (71) Заявитель (54) ДАТ4ИК ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Известен датчик параметров полупроводниковых материалов, содержащий цилиндрический резонатор с индуктив- . ным выступом на одной из торцовых стенок, свободный конец которого расположен в отверстии, выполненном в противоположной торцовой стенке, подвижные индуктивные петли связи и сверхвысокочастотный транзистор, под«е ключенный к источнику питания (1).

Однако известный датчик не обеспечивает широкий динамический диапазон измеряемых значений удельного сопро3$ тивления и времени жизни свободных носителей заряда.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона измеряемых значений удельного сопротивления и времени жизни свободных но" сителей заряда.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике параметров полупроводниковых материалов, содержащем цилиндрический резонатор с индуктивным выступом на одной из торцовых стенок, свободный конец которого расположен в отверстии, выполненном в противоположной торцовой стенке, подвижные индуктивные петли связи и сверхвысокочастотный транзистор, под" ключенный к источнику питания, одна из индуктивных петель связи включена между базой и коллектором сверхвысокочастотного транзистора через вве" денный конденсатор.

На чертеже приведена структурная схема датчика.

Датчик параметров полупроводниковых материалов содержит цилиндрический резонатор 1 с индуктивным выступом 2 на одной из торцовых стенок, свободный конец которого расположен в отверстии, выполненном в противоположной торцовой стенке, подвижные индуктивные петли 3 и 4 связи и сверхвысокочастотный транзистор 5, 896524

5 о

t5 го

25 зо

Формула изобретения

55 подключенный к источнику питания 6, причем индуктивная петля 4 связи вклю чена между базой и коллектором сверхвысокочастотного транзистора 5 через конденсатор 7.

Датчик работает следующим образом.

Исследуемый полупроводниковый материал 8 в виде пластины прикладывается к наружной поверхности торцовой стенки цилиндрического резонатора 1 над отверстием, в котором расположен свободный конец индуктивного выступа 2, прижимается к ней пружиной 9 и перемещается микрометрическим винтом 10. Фиксация индуктивной петли 4 связи осуществляется цанговым зажимом 11.

При подаче на сверхвысокочастотный транзистор 5 постоянного напряжения в нем возникают колебания. Амплитуда и частота колебаний определяются добротностью цилиндрического резонатора 1 с полупроводниковым материалом 8 и коэффициентом связи цилиндрического резонатора 1 с сверхвысокочастотным транзистором 5.

Для обеспечения режима затягивания частоты СВЧ генератора, выполненного на сверхвысокочастотном транзисторе 5, цилиндрическим резонатором 1 в процессе измерения параметров полупроводникового материала 8 должно выполняться условие Гн f

f вЂ” собственная частота СВЧ генератора; f вЂ” частота цилиндрического резонатора 1 с низкоомным полупроводниковым материалом 8 (P < 60 Ом см);

f вЂ” частота цилиндрического резонатора 1 с высокоомным полупроводниковым материалом (60 Ом-см). Необходимая величина связи СВЧ генератора с резонатором 1 подбирается по току детектора 12 путем перемещения индуктивной петли 4 связи. . После настройки частоты пустого цилиндрического резонатора 1 на режим затягивания частоты СВЧ генератора измеряют величину сигнала с выхода детектора 12 при помощи блока индикации. Затем к отверстию в торцовой стенке цилиндрического резонатора 1 прикладывают полупроводниковый материал 8 с неизвестным р и по разности сигналов, соответствующих пустому и заполненному цилиндрическому резонатору 1, вычисляют р по формуле

2К

Р=

/ где К вЂ” коэффициент включения полупроводникового материала 8 в СВЧ электрическом поле цилиндрического резонатора 1; 5 â диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала 8; Q< и Яо вЂ” добротности ци линдрического резонатора 1 с полупроводниковым материалом 8 и без него.

С помощью датчика можно измерять удельное сопротивление g полупроводникового материала 8 путем сравнения с эталонным полупроводниковым материалом, т.е. с известным удельным сопротивлением. Диапазон измерения датчиком подбирается экспериментально в процессе измерений путем перемещения индуктивной петли 4 связи с сверхвысокочастотным транзистором относительно индуктивного выступа 2 и составляет величину IQ -10 0м.см, в то время как известный датчик позволяет измерять Р в пределах 10

10 0м см и 10 -1ФОм см.

Измерение времени жизни © свободных носителей тока датчиком осуществляется по спаду сигнала фотопрово" димости при освещении полупроводникового материала 8 импульсами оптического излучения.

Датчик параметров полупроводниковых материалов, содержащий цилиндрический резонатор с индуктивным выступом на одной из торцовых стенок, свободный конец которого расположен в отверстии, выполненном в противоположной торцовой стенке, подвижные индуктивные петли связи и сверхвысокочастотный транзистор, подключенный к источнику питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых значений удельного сопротивления и времени жизни свободных носителей заряда, одна из индуктивных петель связи включена между базой и коллектором сверхвысокочастотного транзистора через введенный конденсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 745391, кл. G 01 N 23/24, 1976 (прототип) .

Тираж 882 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмтий

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

Заказ 11688/32

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Кузнецов

Редактор О, Персиянцева Техред 3 фанта Корректор М. Пожо

Датчик параметров полупроводниковых материалов

Устройство для измерения параметров листовых диэлектриков // 885868

Спектрометр // 885867

Устройство для измерения параметров ионизованного газа // 881589

Сверхвысокочастотный влагомер // 877413

Устройство для измерения параметров диэлектриков // 873062

Волноводный измерительный преобразователь // 873061

Устройство для измерения характеристик диэлектриков // 855454

Устройство для определения диэлектрическойпроницаемости pactbopob // 853501

Устройство для измерения диэлектрическойпроницаемости материалов // 842514

Способ исследования подповерхностных слоев объектов // 2101694

Изобретение относится к радиолокации, а именно к способам исследования подповерхностных слоев различных объектов

Способ изменения свойств материалов и устройство для его осуществления - генератор "эмитоп" // 2102233

Изобретение относится к созданию материалов с заданными свойствами при помощи электрорадиотехнических средств, что может найти применение в химической, металлургической, теплоэнергетической, пищевой и других отраслях промышленности

Датчик поточного влагомера // 2102731

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения влажности, и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где влажность является контролируемым параметром материалов, веществ и изделий

Способ определения диэлектрической проницаемости материала // 2103673

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике измерений макроскопических параметров сред и материалов, и, в частности, может использоваться при неразрушающем контроле параметров диэлектрических материалов, из которых выполнены законченные промышленные изделия

Устройство для контроля электромагнитной сплошности поверхности изделий // 2103674

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для неразрушающего контроля состояния поверхности конструкционных материалов и изделий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и приборостроения

Устройство для контроля дефектов в изделиях из диэлектрических материалов // 2103700

Изобретение относится к технике измерений с помощью электромагнитных волн СВЧ диапазона и может использоваться для дефектоскопии строительных материалов различных типов с различной степенью влажности

Компьютерный томограф // 2103920

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может использоваться для томографического исследования объектов и медицинской диагностики при различных заболеваниях человека, а также для лечения ряда заболеваний и контроля внутренних температурных градиентов в процессе гипертермии

Способ определения границ фазовых переходов в полимерах // 2104515

Изобретение относится к области исследования свойств и контроля качества полимеров в отраслях промышленности, производящей и использующей полимерные материалы

Способ исследования объектов квч воздействием // 2108566

Изобретение относится к исследованию объектов, процессов в них, их состояний, структур с помощью КВЧ-воздействия электромагнитных излучений на физические объекты, объекты живой и неживой природы и может быть использован для исследования жидких сред, растворов, дисперсных систем, а также обнаружения особых состояний и процессов, происходящих в них, например аномалий структуры и патологии в живых объектах

Устройство для измерения сплошности потоков криопродуктов // 2108567

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения сплошности потоков диэлектрических неполярных и слабополярных сред, преимущественно криогенных