343231

Взпл.гн ранег изданного 34323 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ Соки Ссеетскив Соцналистнческив Республиквки1297689/26-2 с присоединени Комитет ло делам аобретений и открыти лри Совете Министров СССР,:1 К 621.317.759,11:621, .,382 (088.8) Заявитель ПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА пюсоба а полуАвторызобретения Г, Б, Абдуллаев, 3. А. ИскендерШ. А. АлихановаИнститут физики А Изобретение относится к области измерения характеристических параметров полупроводниковых устройств, например диодов, и может применяться для определения таких параметров, как температура р - п перехода, диффузионная разность потенциалов и ее изменения с температурой, концентрация основных носителей в базовой области.Известен способ определения температуры р - и переходов путем измерения постоянной времени ЯаСгг р - а перехода, смещенного в обратном направлениями, с последующим расчетом температуры.Цель изобретения - упрощение способа определения параметров и повышение точноспи определения.Для этого измеряют напряжение инверсии реактивного сопротивления в прямом направлении и по его величание определяют исследуемые параметры.При определении контактной разности потенциалов и температуры р - и перехода наибольшая точность может быть достигнута при измерении на частотах 50020 кггг.При определении концентрации основных носителей в базовой области наибольшая точность может быть достигнута, если измерение проводить на частотах 10020 кггг.Приводится детальное описание с определения температуры р - и переход е, Э, А. Джафарова, М. Р. Ахундов,Д. Н, ВоротниковаАзербайджанской ССР проводникового диода, диффузионной контактной разности потенциалов и концентрацииосновных носителей в базовой области,Полное сопротивление малому перемешомусигналу любого пюлупроводиикового диода ср - гг переходом нелинейно изменяется с приложенным напряжением,При смещении диодов с р - гг переходом,эмиттерных или,коллекторных переходов10 транзисторов в прямом направлении емкостьр - гг перехода, обусловленная инжектированными неравновесными носителями, резко возрастает с напряжением,В случае малых прямых смещений (1/пр),15 т. е. когда мала концентрация инжеитированных в базу неосновных носителей, полупроводниковый диод обладает реактивностью емкостного характера, обусловленной диффузионной емкостью и емкостью подвижных носите 20 лей переходного слоя. При этом емкостьэкспоненциально возрастает с приложеннымнапряжением. С ростом смещения концентрация инжектированных в базу неосновных носителей резко возрастает и становится равной25 (или выше) концентрации основных носителейв базовой области диода. Приложенное внешнее напряжение изменяет как концентрациюносителей, так и глубину их проникновения вбазу, что приводит к изменению сопРотивленпя30 базовой области. При некотором значении прявт Жв+ лД 60 65 3мого смещения (напряжения инверсии - Кщв) емкость, резко уменьшаясь, проходит через нуль, и диод начинает проявлять реактивность индуктивного характера.Величину полного сопротивления полупроводникового диода, его активную и реактивную (емкостную или индуктивную) составляющие и их зависимость от приложенного внешнего смещения можно измерить известным способом на мосте полных проводимостей и автоматически записать их зависимость от приложенного постоянного смещения,Величина напряжения инверсии /инв связана с параметрами диода следующим соотношением: где М - концентрация основных носителей вдали от р - и перехода на расстоянии, превышающем длину диффузионного смещения не- основных носителей в базе диода; и; - концентрация собственнных носителей; Т - температура р - а перехода; й - постоянная Больцмана; д - заряд электрона.Учитывая температурную зависимость и то, что во всем рабочем интервале полупроводниковых диодов Л 7 п;, после преобразований получаем:Свин(Т) = - Е(Т) 1 п Х7(р Р "дт Рфгде Е (Т) - ширина запрещенной зоны полуЫФпроводника, Р, М, - постоянные, определяющие эффективную плотность состояний в валентной зоне и в зоне проводимости полупроводника, соответственно при комнатнойтемпературе Тк.Концентрация примесей У есть величина постоянная в базе диода и определяется удельным сопротивлением исходного кристалла полупроводника. В области р - и перехода в диффузионных диодах имеет место линейное распределение примеси вследствие легирования У=ах, где а - градиент концентрации примесей.Считая, что движение носителей в базовой области диода происходит вследствие их дрейфа в электрическом поле Е, создаваемом протекающим постоянным током, будем иметь: х=оО, о=цЕ - дрейфовая скорость; О - время, определяемое периодом переменного1сигнала О = - .2 п,Учитывая это, уравнение (2) можно пред. ставить;ннв = - Е(Т) - 2 1 п Х 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4Отсюда, дифференцируя по Т, находим теоретическую величину температурного коэффициента напряжения инверсиями:х= -= - .- 2 - 1 п - 3 - Хиив 1 ЬЕ (т) й йат у ат Дт2 в(Р И) Х 1 п -- 3 -- 2 - 1 п -, (4)Тк Д Д аиЕ В рабочем интервале температур (200 - 500 К) третий член в уравнении (4) изменяется в200у 500пределах 1 п - 1 0,4 до 1 п- )= 0,5, и им можно пренебречь по сравнению с первым членом.Из этого следует, что напряжение инверсии линейно уменьшается с температурой. Вычисления подсказывают, что температурный коэффициент напряжения инверсии составляет - 2,5 - 3 мв/град. С увеличением частоты переменного сигналавеличина к возрастает.Величина напряжения инверсии определяется температурой области, прилегающей к р - а переходу, на глуби 1 не, определяемой частотой малого переменного сигнала. С увеличением частоты уменьшается глубина проникновения неравновесных носителей, инжектированных малым переменным сигналом. Отсюда частотная зависимость авив позволяет определить распределение потенщиала вблизи р - п перехода. При= 600 кгпв глубина проникновения избыточных неосновных носителей составляет 3 - 4 мкм. При ат 1 (а - круговая частота переменного сигнала, т - время жизни не- основных носителей тока), например, при 1 = 500 в 7 кга У,в почти не зависит от частоты и по величание близко к диффузионной контактной разности потенциалов У прои данной темпера 1 уре. Таким образом, величина К,.иизмеренная при повышенных частотах и равная И, определяется температурой области, непосредственно прилегающей к р - п переходу.Принимая во внимание, что во всем рабочем интервале полупроводниковых диодов Упь из уравнения следует:(5)д и;Зависимость Оии, от концентрации основных носителей в базовой области при фиксированной температуре Ти= 100 кга представляет собой прямую, которую можно использовать в качестве градуироьочной для определения концентрации основных носителей в базе готового диода без его разрушения,Предмет изобретения 1. Способ определения параметров полупроводникового диода, например, концентрации основных носителей в базе диода, температуры р - п перехода, путем снятия электричеЗаказ 305/4 Изд. ЛЪ 1858 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 ских характер 11 стик с последующим расчетом, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения точности измерения, измеряют напряжение инверсии реактивного сопротивления в прямом направлении, по величине которого с использованием формулы определяют исследуемые параметры,2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что,с целью повышения точностями определения температуры р - и перехода и контактной разности потенциалов, измерения проводят по 5 частоте 500-+20 кг 14. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что,с целью повышения точности определения концентрации основных носителей в базовой обла сти, измерения проводят на частоте 100.20 кг 11.