Устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено ЗЦ.078 (21) 2679882/26-25 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 23.1080. Бюллетень 8= 39

Дата опубликования описания 231080

G 01 R 31/26

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытн й

{53) УДК 621. 382..2i088.8) (72} Авторы изобретения

З.П.Добровольскис и A.È.Êpîòêóñ (7 I) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской ССР (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДРЕЙФО БОИ СКОРОСТИ

НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В НОЛУНРОВОДНИКОВЫ МАТЕРИАЛАХ

Изобретение .относится к области исследования физических свойств полупроводников и может быть использовано при исследовании полупроводниковых материалов.

Известны устройства, содержащие генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности и регистрирующую систему вольтамперной характеристики материала j1j .

Однако такие устройства позволяют измерять дрейфовую скорость только в том случае, если концентрация носителей тока остается постоянной во всем диапазоне электрических полей, т5 в котором производятся измерения.

Известно устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах, содержащее генератор наносекундных импуль- 20 сов, линию эа,цржжии, держатель образца и осциллограф. Его работа основана на исследовании импульсов тока через образец, электрическое поле в котором создано в виде импульсов сложной формы (2) .

Однако измерения, проводимые при помощи устройства являются сложными, трудоемкими и для выделения иэ них дрейфовой скорости носителей тока 30 необходимо проведение дополнительных численных расчетов.

Цель изобретения — повышение производит=-льности измерений.

Эта цель достигается тем, что в устрой.тво для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах, содержащее генератор наносекундных импульсов постоянного тока, линию задержки, держа. тель образца и осциллограф, введены второй генератор наносекундных импульсов, второй осциллограф, аналоговая вычислительная машина (ABM) и регистратор, причем генераторы соединены между собой и, кроме того, первый генератор — через линию задержки, а второй — непосредственно с держателем образца, с которым соединены осциллографы, вход синхронизации каждого из них соединен с первым генератором, а выходы через АВМ соединены с регистратором.

На Фиг. 1 показана блок-схема описываемого устройства, на фиг. 2 временные диагра.яы, поясняющие работу устройства. устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах содержит генера773538 тор 1, линию 2 задержки, второй генератор 3, держатель 4 образца, осциллографы 5, 6, аналоговую вычислительную машину 7, регистратор 8.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает высоковольтные импульсы малой длительности, которые запускают генератор 3, генерирующий импульсы малой амплитуды длительностью 20-30 нс, и, попадая через линию 2 задержки на держатель

4 образца создают совместно с генератором 3 н образце электрическое поле в виде импульса сложной формы.

Импульсы электрического поля и электрического тока через образец регист- 1Я рируются в осциллографах 5 и 6.На этих импульсах можно выделить три области:(— область, н которой электрическое поле в образце слабое, концентрация носителей тока близка, р раннонесной, а подвижность соответствует подвижности при законе Ома, )) — область сильного электрического поля с соответстнующими этому полю концентрацией и подвижностью носителей тока, I() — вторая, область слабого поля, во время которой концентрация остается равной концентрации в конце импульса сильного поля, а подвижность соответствует закону

Ома. ЗО

Импульсы электрического поля в образце с омическими контактами снимаются с находящегося в держателе образца нысокоомного резистивного делителя„ импульсы же, пропорциональ- 35 ные величине тока в образце — c включенного последовательно к образцу малого сопротивления. После этого импульсы поля попадают но входы первых каналов стробоскопических осциллографон 5 и б, импульсы тока — во вторые входы этих же осциллографов.

Изменением фазы стробирующих импульсов момент стробирования выбирается в требуемых областях импульсов, после чего аналоговые сигналы, пропорциональные электрическим полям и токам и выбранных областях импульсов, с выходов осциллографов подаются на аналоговую вычислительную машину 7. 5О

Аналоговая вычислительная машина проводит вычисления над этими сигналами по одной иэ формул Ч(Е) =()) ) E — "—, .55

Ет

n() (0) -) E где и — концентра1 i% о ция, U@ — подвижность н слабом поле.

В первом случае на выходе АВМ получаем сигнал, пропорциональный дрейфовой скорост(, носителей тока в сильном электрическом поле V(E), во втором — сигнал концентрации носителей n(E) в конце импульса сильного поля, Абсолютные величины этих параметров получаются при нормировании получаемых зависимостей при помощи постоянных коэффициентов (находятся в формулах в скобках). Эти коэффициенты занисят только от параметров материала в слабом электрическом поле, легко устанавливаемых обычными методами.

Сигналы дрейфовой скорости или концентрации с выхода АВМ подаются на

У координату днухкоординатного самописца 8, на Х координату которого поступает сигнал из АВМ, пропорциональный напряженности. электрического поля в сильнополевой области импульса, При изменении амплитуды импульсон, генерируемых генератором 1, на самописце чертятся зависимости V(E) или п(Е) .

Устройстно позволяет повысить производительность измерений при исследовании электрофизических характеристик полупроводников, диэлектриков, злектролитон и др. материалов н сильных электрических полях, когда изменяется подвижность и концентрация носителей тока.

Формула изобретения

Устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах, содержащее генератор наносекундных импульсов, линию задержки, держатель образца, и осциллограф, е т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения проиэнодительности измерений, н него внедены второй генератор наносекундных импульсов, второй осциллограф, аналоговая вычислительная машина (АВМ) и регистратор, причем генераторы соединены между собой и, кроме того, первый генератор — через линию задержки, а второй — непосредственно с держателем образца, с которым соединены осциллографы, вход синхронизации каждого из них соединен с первым генератором, а выходы через АВМ соединены с регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 543886, кл. G 01 R 27/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2532384/18-35, кл. 6 01 и 31/26, 1978 (прототип).

773538

J О

Составитель В.Немцев

Редактор Т.Кугрышева Техред Т.Маточка Корректор C. (qoMarc

Ф

Заказ 7495/58 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4