Способ определения температуры проводящего канала в переключающем элементе

О С ,ИЕ ИЗОБРЕТЕЙИЯ Сфез Сфветснми Сфцмалмстмческмх Раслублмн(22) ЗаЯвлено 28,01.77с присоединением зая 7737/18-10 1 К 7/3 к Государственный комнт Совета Мнннстров ССС по дедам нзобретеннй н открытнй(72) Авт Ю.С.Либерис, В,АА,А.Чеснис йки 1) Заявптель ститут Физики полупроводников АН Литовской СС(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДЯЩЕГО КАНАЛА В ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕМ ЭЛЕМЕНТЕИзобретение относится к области измерительной техники, преимущественно техники, предназначенной для исследования полупроводниковых приборов, и может быть использовано при определении температуры проводящего канала в переключающем элементе на основе, например, аморФных или стеклообразных полупроводников.Известны способы определения температуры проводящего канала в переключающем элементе, основанные на измерении мощности, выделяющейся в .канале при протекании через него электрического тока. Предполагая, что после перехода переключателя в ниэкоомное состояние вся электрическая мощность выделяется в канале, оценивают объем канала и вычисляют его температуру иэ условия теплового ф баланса 1 .Точность этих способов, однако, сравнительно низка, посКольку нет воэможности точно определить тепловые характеристики канала, а также условия отвода тепла в окружающую его среду. Кроме того, точность измерений зависит от конструктивных особенностей исследуемого переключателя. Она является наибольшей при исследованин элементов с оптически прозрачной межэлектродной средой или хотя бы с одним прозрачным токовык электродом. Резкое же уменьшение точности при исследовании .элементов, не удовлетворяющих укаэанным требованиям, связано с тем, что в данном случае имеется возможность тОлько приблизительно оценить объем канала.Известен также способ определения температуры проводящего канала, основанный на измерении спектральной плотности напряжения теплового шума и электрического диФФеренциального сопротивления переключающего элемента в низкоомном состоянии 2, Предполагая, что после перехода переключателя в ниэкоомное состояние шумит только область канала, т.е. сопротивление переключателя определяется сопротивлением канала, температуру вычисляют по Формуле Йайквиста.Однако в данном случае погрешность измеренийвозникает Нэ-эа того, что не учитывается тепловой шум неканальной среды, Чем больше его вклад в общийшум переключателя, т.е. чем мень,ше разница между сопротивлениями канала н неканальной области, тем больше погрешность измерений.627353 уммарнотаким ух состав ч. яр В" нцо) в М к олучаем ла изобретени Белью изобретения является повышение точности измерений .Эта цель достигается тем, что дополнительно измеряют спектральную плотность напряжения теплового шума и электрическое дифференциальное сопротивление, а также температуру эле Мента в высокоомном состоянии и температуру канала вычисляют по Формуле 2 2 В н Тф Т кн,- й ч,2где Тр - температура переключателяйв высокоомном состоянии; (д, Нспектральная плотностьнапряжения шума к% - дифференциальное сопротивнление переключателя в высокоомном и низкоомномсостояниях соответственно,При выводе укаэанной Формулы использована известная Формула Найквиста, отражающая связь между спектральной плотностью напряжения тепловых шумов (д , шумовой температуры Т и сопротивлением Я источника шумовМ фФКТМ, И) где К - постоянная Вольцмана.Переключающий элемент представлен как параллельное включение двух источников шумов. Одним из них является канальная, а другим - неканальная область.Спектральная плотность с го тока шумов 74 в элементе образом, складывается из дв ляющих ф.-1я;Й2 (2)к нквью 4где 1 к и 1 нк- спектральная плотностьтока шумов в канале и неканальнойобласти соответственно (1=0к кнсредняя величина произведения двухслучайных некорелированных величин).Поскольку Р = М 7 Й , используяФормулу (1), получаем1 =4 КТ/МР= 4 К/М(3)50где ТК и ТКК - температура, а к К иЙик - сопротивления канальной и не"канальной области соответственно.Из выражений (2) и (3) с учетом55 Тн Т.З Мк М н. к. фнк Поставив выражения (4) и (5) вформулу (1), получаем Т Тк2)( + к нк (б)нк к нк Обычно площадь поперечного сечения канала намного меньше площади неканальной области, поэтомуйн=ЗВ и сопротивление .канальной области в высокоомном состоянии элемента намно го больше % нк . Кроме того, Тнк "- Тв (здесь В В и ТВ - сопРотивлеине и тем пература элемента в высокоомном состоянии),С учетом сиой плотностисокоомном и нФормулы (6) ижения соответЧ=4 КтР,; (7) казанного для спектраль напряжения шумов в выизкоомном состояниях из олучаем следующие выра" ственно Из выражений (7) и (8) следуето Подставляя в формулу (9) выраженидля сопротивления проводящего канала де 2 И - сопротивление элемента в изкоомном состоянии, расчетную формулу температуры канала получаем в иде Использование предлагаемого спосо ба определения температуры проводящего канала в переключающем элементе обеспечивает возможность достижения большей точности измерений, что особенно важно для современной техники (расширяет круг исследуемых переключа телей без снижения точности измерений, что в первую очередь актуально при разработке новых приборов,Способ определения температуры проводящего канала в переключающе элементе, основанный на измерении спектральной плотности напряжения62 7353 Составитель Ю.АндрияновТехред Э.Чужик Корректорс.Гарасиняк Редактор О.филиппова Заказ 5605/40 Тираж 831 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент 1, г. ужгород, ул. Проектная 4 теплового шума и дифференциального сопротивления переключающего элемента в низкоомном состоянии; о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют спектральную плотность напряжения теплового шума, дифференциальное сопротивление и температуру элемента в высокоомном состоянии, а температуру канала вычисляют по формулеЧнВ МР -Яр) У, Мр 6- 2 -2где Чв, Ч и - спектральная плотностьнапряжения теплового шума 1Ян - дифференциальное со 1противлений в высокоомном и низкоомном состояниях соответственно;тв - температура элемента 5 в высокоомном состоянии. Источники информации, принятыз во внимание при экспертизе:1. Вычислительные системная, вып.46, с89-93, Новосибирск, 1971.Физик и техника полупроводников, т, 12, с. 2390, 1971.