Датчик параметров полупроводниковых материалов

Союз СоветсинкСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ 896524ИЗОБРЕТЕНИЯ(б 1) Дояолнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 19.12,79 (2) 2855057/18-09с присоединениеее заявки яе(1)М. Кд. О 01 й 22/00 3 Ьеударстеенеый.кфнятет СССР ао делан изабретеннХ и вткрьпвХ(72) Авторы изобретения В.Б. Ахманаев, Ю.В, Медведев и А.П, Хлестуновинститут им. В.Д.КузнецоваКрасного Знаменй"им, В.В. Куйбышева Сибирский физико-технический при Томском ордена Трудового государственном университете(54) ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение 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, подю ключенный к источнику питания 1.Однако известный датчик не обеспечивает широкий динамический диапазон измеряемых значений удельного сопро 35 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, содержащемцилиндрический резонатор с индуктивным выступом на одной из торцовых сте.нок, свободный конец которого расположен в отверстии, выполненном впротивоположной торцовой стенке, подвижные индуктивные петли связи исверхвысокочастотный транзистор, под"ключенный к источнику питания, однаиз индуктивных петель связи включенамежду базой и коллектором сверхвысокочастотного транзистора через вве"денный конденсатор.На чертеже приведена структурнаясхема датчика,Датчик параметров полупроводниковых материалов содержит цилиндрический резонатор 1 с индуктивным высту"пом 2 на одной из торцовых стенок,свободный конец которого расположенв отверстии, выполненном в противоположной торцовой стенке, подвижныеиндуктивные петли 3 и 4 связи исверхвысокочастотный транзистор 5,8965244 5 о 15 го 25 зо Формула изобретения 35 40 45 50 подключенный к источнику питания 6, причем индуктивная петля 4 связи вклю чена между базой и коллектором сверх- высокочастотного 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 . ГГ 15, где Г - собственная частота СВЧ генератора; Г - частота цилиндрического резонатора 1 с низкоомным полупроводни" ковым материалом 8 (960 Ом см); Г - 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 ) и по разности сигналов, соответствующих пустому и заполненному цилиндрическому резонатору 1, вычисляют р по формуле2 К Р=/ где К - коэффициент включения полупроводникового материала 8 в СВЧ электрическом поле цилиндрического резонатора 1;- диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала 8; Цс и Яо - добротности цилиндрического резонатора 1 с полупроводниковым материалом 8 и без него.С помощью датчика можно измерять удельное сопротивление Я 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 10 -100 м см, в то время как известный датчик позволяет измерятьв пределах 10 100 м см и 1 О "104 Ом см.Измерение времени жизнисвободных 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 ющ и й с я 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 экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 745391, кл. 6 01 М 23/24, 1976Составитель А.рсиянцева Техред 3. Фанта цо акто Тираж 882 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 13035, Москва, Н, Раушск