Способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниковых р-п переходах

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнсткческнх

Реслублнк

<и1951 1 98 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 250480 (21) 2916625/18 21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 150882. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 150882

ИЦ М. Кл.

G 01 К 31/26

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (Щ УДК621. 317. .7(088.8) (72) Авторы изобретения .. Я ЙЦ Я а О М Гаврун «у с тахницц „„„3 (0 ЙМй

А Р.ромейков и Н.А.Семушкина (71) Заявитель.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ

НЕОСНОВНЫХ НОСИТНЛЕЙ ЗАРЯДА

В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ р — n-ПЕРЕХОДАХ

Изобретение относится, к электронной технике и может быть реализовано для измерения параметров полупроводниковых приборов.

Известен способ (1 ) измерения времени жизни неосновных носителей заряда, основанный на определении отношения максимальной емкости

ДИоДа СмОк к соответствУюЩей ей величине прямого тока мОко л С мбкс

° - !м.

Недостатками этого способа являются относительная сложность аппаратурного состава устройства, реализующего способ, обусловленная необходимостью измерения двух параметров емкости и прямого тока; относительная сложность процедуры измерений, связанная с необходимостью отыскания максимального значения емкости и соответствующего ей прямого тока; учет неконтролируемого параметра и-зависимости времени жизни неосновных носителей от уровня. инжекции.

Это снижает точность измерений и усложняет процесс измерений. Кроме того, укаэанный способ не позволяет проводить измерения времени жизни Ф неосновных носителей заряда при вы- . соких уровнях инжекции, так как при больших активных токах погрешность измерения емкости известными способами становится очень велика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения времени жизни неосновных носителей заряда s полупроводниковых приборах, основанный на использовании зависимости -переходных характеристик от этого времени и заключающийся в том, что по осциллографу устанавливают нулевую длительность вершины импульса обратного тока и

15 измеряют сопротивление цепи в прямом или обратном направлениях, по которому определяют искомое время жизни (2 .

Недостатками известного способа являются относительная сложность реализации, так как способ предполагает наряду с осциллографированием импульса обратного тока еще измерение сопротивления цепи в прямом или об)ратном направлениях, а также низкая точность особенно при высоких уровнях инжекции.

Цель изобретения — упрощение процесса измерений, при одновременном

951198 повышении точности измерений при высоких уровнях инжекции.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводниковых р — n-пе- 5 реходах, основанном на подаче на исследуемый р - n-переход отпирающих импульсов и регистрации импульса тока открытого перехода, дополнительно измеряют прямой ток 1 пи ток разря- 10 да (заряда) диффузионной емкости

1 р - n-перехода и определяют время жизни Т неосновных носителей заряда по формуле

15 к.т ач -" 1П рп

25 где Т вЂ” температура;

К вЂ” постоянная Больцмана;

g - единичный заряд;

dY крутизна фронтов нарастания (спада) импульсов.

Йа фиг.1 .представлены осциллограммы импульсов тока открытога p — n-перехода при различных амплитудах импульсов напряженйя, на фиг.2 — пример реализации рассматриваемого способа. 30

Сущность способа заключается в следующем. Для измерения времени жизни неосновных носителей заряда на исследуемый полупроводниковый р — п-переход от генератора прямоугольных импульсов подают после; довательность отпирающих импульсов напряжения с известной крутизной нарастания (спада) dV/dt. Импульс тока открытого полупроводникового р — n-перехода регистрируют осцил- 40 лографом в виде падения напряжения на образцовом резисторе, образующем последовательную цепь с.исследуемым р — n-переходом. Осциллограмма импульса тока представляет собой 45 сумму прямого тока открытого р — п-перехода 1Рп, совпадающего по фазе с импульсом напряжения, и .всплесков тоач1 ка заряда (разряда) емкости g= С .1. -Л 50 в моменты нарастания (спада) импульса напряжения. В зависимости от величины прямого тока (фиг.1) на осциллограмме могут наблюдаться либо два всплеска емкостного тока: положительный i>+, соответствующий току заряда емкости р — n-перехода при нарастании фронта импульса напряжения, и отрицательный i>, соответствующий току разряда емкости р — n - 60 перехода при спаде фронта импульса напряжения, либо один отрицательный, когда прямой ток превышает ток

ig. При отпирающих напряжениях, когда через р — и-переход течет прямой g5 ток, емкость р — n - перехода определяется диффузнонной емкостью С,д„ которая связана со временем жизни ь неосновных носителей заряда соот:ношением

C т, . (y), Значение этой емкости может быть определено по току ее разряда (заряда ) в соответствии с выражением

Из выражений (2 ) и (3)можно получить для величины С выражение (1), иэ которого видно, что время жизни неосновных носителей заряда определяется отношением токов \D/Ç n и крутизной фронта импульса напряжения. Эти величины определяют иэ осциллограмм токов и напряжений, а затем вычисляют время жизни неосновных носителей заряда по формуле (11, где для комнатных условий, „ =0,026. Отсутствие необ ходимости вычисления абсолютных значений токов существенно упрощает и ускоряет процесс измерений.

Способ может быть реализован устройством, содержащим генератор 1 прямоугольных импульсов, к которому подключен испытуеьий р — n-переход 2, обраэцовый резистор 3, осциллограф 4 и ключ 5,.Падение напряжения на образцовом резисторе 3 от тока через испытуемый р — п-переход 2 подается на вход осциллографа 4, с помощью которого осуществляется регистрация импульсов тока открытого р — n-перехода. ЗамеР крутизны фронта импульса dV/dt а также величин токов 3>п и iy осуществляется по осциллографу 4 при переключении ключа 5 в соответствующее положение.

Время жизни ь неосновных носителей заряда расчитывается по формуле (1) при подстановке в нее замеров, полученных с помощью осциллографа 4.

По сравнению с применяемыми способами измерения времени жизни неосновных носителей заряда, основанными на регистрации тока фотопроводимости, предлагаемый способ прост в реализации и позволяет существенно повысить точность измерений при значительных активных токах, соответствующих высокому уровню инжекции.

Формула изобретения

Способ измерения времени жизни иеосновных носителей заряда в полупроводниковых р — п-переходах, 951198 постоянная Больцмана температура, единичный заряд где КТ .9

3ч

Kt 8V р

Put.2

Составитель В.Костин

ТехредЖ.Кастелевич Корректор С Шекмар

Редактор М.Дылын.

Заказ 5939/50 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCgP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., да4/5

Филиал IIIIII "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 основанный на подаче на исследуемый р — и-переход отпираюцих импульсов и регистрации импульса тока открытого перехода, о т л и ч а ю ц и йс я тем, что, с целью упроцения процесса измерений при одновременном . 5 повышении точности, дополнительно измеряют прямой ток 3>п и ток разряда (заряда диффузионной емкости

p - n-переходаиопределяют время жизни неосновных носителей заряда 10 по формуле крутизна фронтов нарастания (спада ) импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 347699, кл. G 01 R 31/26, 1970 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 154086, кл. 6 01 В 31/26, 1962 (прототип).