Устройство для измерения импульсных вольт-амперных характеристик полупроводниковых материалов

Авторзобретен Файнберг ститут полупроводнико краинской ССР :,(71) Злявител(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХМАТЕРИАЛОВ невозможностьний.Наиболее бсущности и док изобретениюдля исследоватеристик полусодержащее соно генератор,резистивных.подключены к ои ту. зоо 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования полупроводниковых материалов и приборов, преимущественно в наносекундном диапазоне длительностей импульсов.Известно устройство для исследования вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых материалов, содержащее соединенные последователь" но генератор наносекундных импульсов, линию задержки резистивного зонда, выход которого подсоединен ко входу стробоскопического осциллографа, измерительную линию задержки и иссле"1 дуемый образец 11.Этому устройству присуща низкая чувствительность измерений тока при РЕ и напряжения при Р 772 где Р ц- сопротивление исследуемого образца, Е Ь - волновое сопротивление коаксиальных линий задержки. Кроме того, отсутствует возможность компенсации линейной составляющей ВАХ образца, результатом чего является низкая чувствительность при измерении малой нелинейности на фоне большой линейной составляющей ВАХ. Единственный режим измерения ВАХ, при котором внутреннее сопротивление источника импульсов определяется тблько волновым сопротивлением линий задержки, не позволяет подробно измерять отрицательные ветви ВАХ полупроводников как с й-, так и с 5-образными характеристиками. Устройству присущи также плохая наглядность иавтоматизации измере" лизким по техническ стигаемому результаявляется устройство ния вольт-амперных харак" проводниковых материало единенные последовательлинию задержки, два нда, выходы которых входам стробоскопичег.93583 3кого осциллографа и измерительнуюлинию задержки, нагруженную на образец., входы синхронизации стробоскопнческого осциллографа соединены совходами второй линии задержки, одиниэ которых подключен к генератору,.в аналоговые выходы осциллографачерез аналоговую вычислительную машину связаны с двухкоординатнымсамописцем 121. 1 ОНедостатками известногоустройстваявляются низкая чувствительность измерения тока при В 7 Е 1, и напряжения при йц Еь, где К - сопротивление исследуемого образца, 2 ьволновое сопрдтивление линии задержки, отсутствие возможности компенсации линейной составляющей ВАХ образца и, как следствие этого, низкая чувствительность при измерениималой нелинейности на Фоне большой линейной составляющей ВАХ образца,единственный режим измерения ВАХ,в котором внутреннее сопротивлениеисточника импульсов определяетсятолько волновым сопротивлением линийзадержки, что не позволяет подробно;измерять отрицательные ветви ВАХполупроводников как с 5-, так и сМ-характеристиками, плохая наглядность ЗвЦель изобретения - повышение чувствительности измерения ВАХ,Указанная цель достигается тем,что в устройство для измерения им, пульсных вольт-амперных характеристикполупроводниковых материалов, содер 35жащее последовательно соединенныегенератор импульсов и измерительнуюлинию задержки, в которую введеныдва резистивных зонда, выходы кото"40рых подключены к входам стробоскопического осциллографа, дополнитель", но введены две линии задержки, нагруженные на активные сопротивления,входы которых подключены параллельновходам стробоскопического осциллографа.фНа чертеже изображена схема струк"турная схема устройства,Устройство содержит последовательно соединенные наносекундный генератор 1 импульсов, линию 2 задержки, Одва резистивных зонда 3 и 4, выходыкоторых подсоединены ко входам стробоскопического осциллографа 5, коак"сиальную измерительную линию 6 за-.держки и исследуемый образец 7. Параллельно входам осциллографа 5 подсоединены две идентичные коаксиальные линии 8 и 9 задержки, нагружен 5 4ные на активные сопротивления 10 и11, а выходы осциллографа 5 подключены ко входам двухкоординатногосамописца 12. Вход синхронизации осциллографа 5 соединен с выходом генератора 1,Устройство работает следующим образом,Импульс от генератора 1 через линию 2 задержки поступает на входырезистивных зондов 3 и 4, где раз"деляется на три части. Первые два импульса через реэистивные зонды 3 и4 поступают на входы линий 8 и 9 задержки, а третий импульс подаетсянепосредственно на вход линии 6 за"держки. Все три импульса отражаютсяот нагрузок линий задержки, по которым они распространяются и одновременно достигают входов резистивныхзондов 3 и 4. При этом на выходезонда 4 выделяется сумма импульса,отраженного от исследуемого образца7, и импульса, отраженного от активного сопротивления 11, который пропорционален падающему на образецимпульсу. Аналогичная сумма выделяется на выходе резистивного зонда 3.Величины активных сопротивлений 1 Ои 11 выбираются такими, чтобы суммарный импульс на выходе реэистивного зонда 4 был пропорционален импульсу напряжения, а импульс на выходе резистивного зонда 3 - импульсу тока на исследуемом образце 7,При измерении малых нелинейностейна Фоне большой линейной составляющей ВАХ образца сопротивление 11подбирается так, чтобы суммарныйимпульс на выходе резистивного зонда 4 был пропорционален напряжениюна нелинейной составляющей ВАХ измеряемого образца. В случае, когда сопротивление нагрузки значительно больше волнового сопротивления коаксиальных линий (В ц 11 Е 1,) получают существенный выигрыш в чувствительности при измере" нии тока по сравнению с известным устройством, при Вц 21 и при измерении малой нелинейности на Фоне большой линейной составляющей ВАХ также получают существенный выигрыш в чувствительности измерения напряжения. Кроме того, подключая последовательно или параллельно образцу активное сопротивление и компенсируя его, предлагаемое устройство позво(орректор М. Демчик Составите Техред 3. Н. Чисалий актор Л. Алексеенко дписное.СССРб., д, 4/5 з 4202/4, Тираж 717 П ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, )(-35, Рауаская нППП "Патент", г. Ужгород, ул. Про и 5 9358 ляет измерять ВАХ образца в различных режимах, так как подключенное сопротивление изменяет режим подачи ,импульсного сигнала на образец, Реализация различных режимов измерения з ВАХ расширяет функциональные воэмож" ности устройства, так как это позво" ляет более подробно измерять отрицательные ветви ВАХ полупроводников как с й-, так и с 5-образными харак" о теристиками.Предлагаемое устройство обладает при использовании следующими преиму" ществами:1. Повышена чувствительность из мерения ВАХ при сопротивлении образца отличном от волнового сопротивления линий задержки.2. Реализована возможность компенсации линейной составляющей в ВАХ 2 о. образца, что приводит в частности к увеличению чувствительности при из" мерении малой нелииайности на Фоне большой линейной смставляоцей ВАХ образца и к возможности измерения ВАХ 25 в различных режимах.. 3. Увеличена наглядность измере" ний за счет подачи на осциллограф импульсов тока и напряжения (у известного устройства 21 падающий и зо отраженный импульсы). Последнее при 35 бводит также к возможности индикации ВАХ на экране осциллографа, что увеличивает экспрессность измерений. формула изобретения Устройство для измерения импульсных вольт"амперных характеристик полупроводниковых материалов, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и измерительную линию задержки, в которую введены два реэистивных зонда, выходы которых подключены к входам стробоскопи" ческого осциллографа, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, в него дополнительно введены две ли" нии задержки, нагруженные на активные сопротивления, входы которых подключены параллельно входам стробоскопического осциллографа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ЗапйзоЬ И Не 1 пг 1 сЬ М. йечце5 с 1 епй дпйгцаепй. ч. 41, 1970р. 228.2. Авторское свидетельство СССРИ 543886 кл. С 01 к 27/00, 1975.