К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 172
Текст из файла (страница 172)
Метод замещения в резонансном контуре для измерения емкостей ПП реализуется с помощью устройства, схема которого приведена на рис. 5.4.32, б. Перед измерением контур настраивается на резонанс, показателем которого слу.кит максимум напряжения, измеряемого высокочастотным вольтметром. Сначала настраивается контур без подключения измеряемого ПП, после этого подюпочается ПП. Регулируя емкость С„калибровочным конденсатором, контур опять настраивают на резонанс. Разность значения емкости С„до н после лодюпочення диода и есть измеряемая Глава 5.4. ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ Рве. 5.4.32.
Схема юиереввя елюктв р-в-ирехаэа э трэаэвстаре иеивалв елкасгве-еначеекеге делателя (а), зэнгщевва в резеаэлсвен юяпуре (б) в эээвэеэития схема енвэстея тревзлсира (е) с тепаи кервуеа: 1- высокочастотный генерагар нэлряэиния; 2- внутреннее эюиэнае аалратлвэенне генератора', 3 - зтээаннае енюкть; 4- кантраэйруемый прибор; 5 - такааьеиннй резистор; 6- блакнраэочный конденсатор; 7- игсахачастатный эальтматр; 8- ладюаоченле амешенля; 9 - кээлбравачний конденсатор; 10- яндухтвэлаать реэаненикаа контура; Д - база; Х вЂ” каэлехтар; Э вЂ” эмвтгер С, „=С„+С)+Се+С5 С, +С4+С, 1+ 4+ 5+ э где Сэ - емкость р-л-перехода змипэр - база.
При определении Сх методом емкостноомического делителя выводы корпуса и базы эаземляются, а вывод коллектора подключается к измерительной установке. В этом случае измеренная емкость Саги - С„+ Са + С5 С) + С4 + С Сг+ 4+ 5+ э Измеренное значение емкости больше опредсляемой емкости р.л-перехода на вели- чинУ Сэ Во многих слУчаЯх С5 + Сб а< Сю следовательно, Слэм мало отличается от емкости р-л-перехода и отпадает необходимосп учета поправок. Рве. 5А.ЗЗ.
Схема взиереавг бэзеэеге ееаратвааеава траээаеюрэ: ИП- измерлтгльннй првемнлк емкость диода. Достоинство метода эаюпочается в простоте измерений, которые можно производить стандартным измерителем добротности контуров. Измерение емкости транзисторов ИС по сравнению с измерением емкости диодов представляет более сложную задачу, так как в самом приборе за счет возникновения паразитных емкостей образуются связи, описываемые более сложной эквивалентной схемой. Влияние зтнх паразнтных емкостей на результаты измерений зависит от схемы нх подюпочения к измерительной системе.
При измерении емкости р-л-перехода, например коллекторного, методами моста или замещении в резонансном контуре выводы базы и хариуса зээеюиются, а коллекгорный вывод подкшочаетая к измерительной установке. В результате измерении в соответствии с эквивалентной схемой емкостей измеряемого транзистора, показанной иа рис. 5.4.32, е; емкость В посленее диитилетие конструкции полупроводниковых пРиборов (ПП) знаппельно усложнились. В ннх появилоаь бспьшее число паразипии емкостей неллу контактами на дизлскгричсской пленке, покрывающей поверхносгь палупровошппииого кристалла.
Однако прюшнпы измерения этих емкостей не опичвются ат рассмотренных. Определение базового сопротивления в транзисторе можно рассматривать как пример измерения сопротивлений различных областей транзисторной структуры. Это сопротивление контролируется с помощью постоянной времени коллекгорной цепи т„= гВСк.
Зта величина предашвляст собой постоянную времени перезарядки емкости коллектора, выраженную через базовое сопротивление (га). На рис. 5.4.33 представлена схема измерения сопротивления базы транзистора. Измерение осушестюиегся косвенным методом на емкостной соагзвлаюшей тока активной части транзистора. Измерение заключается в том, что иа оба перехода транзистора подаютсл запирающие напряжении, индуктивность гч изменяется до доатккення минимальных показаний индикатора, которые пропорциональны сопротивленюо базы.
Измерение индуктивностей выводов приборов осушестюиегся, клк правило, на макетах, составленных из корпуса и выводов, которые крепятся не к кристаллу, а к кристаллодержателю. Схема из- шумовыв хдрлктвристики полупроводниковых приборов 555 Рас. 5.4.34.
Схезю эзнеэеяаа экагатвэаэеш эмээдэв: Г- глгерэгор Г4-41; ДА - кеакслэзьннй ютеюоаюр; Ж? - взмервтгльний приемник П5-3 перепил показана на рис. 5.4.34. Измерения производкюя на высоких частотах 11000 2000 Мтгв. Контактодержатель обеспечивает подсоединение выводов с помощью ВЧ- разьемов стандартного волнового сопротивле- 5.4.э. 1пуыовык хагактвгнотггзи ПОЛИП ОВОДПИКОВЫХ ПРИВОРОВ Н ыктоды вх измкгвпия Шумовые свойства обычно характеризуются с помощью коэффициента шума 1Р,!г 1 А~% ше (Р /Рю), (Р /Рю) - соответственно отношение сшпала на входе изделия к входному шумов о му сипилу и отношение сигнала на выходе к выходному шумовому сигналу. Шумы разделяются на несколько основных составляющих; тепловые шумах возникающие вследствие беспорядочного теплового движения носителей в проводящем материале, интенсивность которых не зависит от частоты и характеризуется белым шумовым спектром; дробовые шумы, обусловленные флюктуацнями носителей заряда через полупроводник, прямо пропорциональные корню квадратному из силы протекающего тока и характеризуемые также белым шумовым спектром; избыточные шумы - специфические шумы для полупроводниковых приборов, обусловленные прохо:кдением тока через полупроводниковый материал и поэтому часто называемые токовыми или объемными шумами.
Избыточные шумы имеют спехтр шумовой мощности, обратно пропорционэлъный частоте, и в связи с этим их называют также шумами 1//. Избыточные шумы особо интенсивны в области нижних звуковых частот, и закон 1// сохраняется вплоть до порядка десятых и сотых долей терц. С ростом частоты мощность избыточных шумов падает и на больших частотах шумы определяются в основном дробовыми н тепловыми шумами; шумы утечек, связанные главным образом с дефекшми р-л-перехода и прилешющих к нему областей.
Первые три состаюшющих шума имеют более или менее регулярный характер и могут быть исследованы и оценены. Шумы утечек не поддаются количественному учету. Наряду с этими шумами в ряде случаев в полутгроводниковых приборах встречаются лавннные шумы, когда носятели при высоком градиенте напряжения развивают эиергшо, достаточную дэя выбивания добавочных носителей заряда. Эти выбитые носители заряда ебющают достаточной энергией для генерирования 'новых носителей. Процесс развивается лавинообразно, фчюктуацня потока этих носителей через проводник создает лавинный шум, дооппвющий часто высоких значений.
При достаточно высоких напряжениях транзисторы и диоды могут оказатьоя в условиях, способствующих протеканию невинных процессов. Лавннные шумы имеют белый спектр. Шумы, связанные о различными уровнями инжекцин, возникают редко, но могут достиппь очень высоких значений и сильно ухудшать характеристики прибора. Происхождение таких шумов связано с возникновением мнкроплазмы на переходе. Лучшим по шумовым харакгериспгкам прибором может счвтазъся такой, в котором возникают только тепловые и дробовые шумы. Однако практически таких приборов не существует.
В реальных изделиях имекпся шумы 1//и другие виды шумов. Характерная зависимость коэффициента шума Рю ПП от частоты приведена на рис. 5.4.35. До частоты/Г определяющее значение имеют низкочастотные избыточные шумы. между частотами/г и/2 находится область белого шума. Рост коэффициента шума на вьгсоких частотах щюисходпт в основном за счет роста шумов токорэспределения, которые возрастают вдвое при частоте /2 = = 1 «2160/гр /гр ~52!э Рве. 5.4.35. Ргафэа зэвваанэстя кээффаяаеата аунэ эевуарэаеаввкеамх эрвяэээа Рл эт чаетатм Глим 5.4.
ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В МИКРОЗЛЕКТРОНИКЕ Р = —.— 1 Тг.ш Т о где Тгр - предельная частота усиления по току транзистора, т.е. частота, при которой коэффициент передачи тока уменьшается в чГ2 раз по сравнению с Л21бс. При частотах выше гг шумы не несут ценной информации о состоянии изделия. Хотя эти источники шума и изменяютса по мере старения изделия, процесс этих изменений такой же, как у основных токов и П- параметров транзистора. Поэтому их нецелесообразно примеюпь в качестве самостоятельных признаков возмохного выхода приборов из строя. Низкочастотные составляющие шума чувствительны к состоянию поверхности полупроводникового прибора. Поэтому шум на частотах юпке уг несет более полную информацию о надежности ПП, чем на частотах вьппегг.
Плохие контакты, трешины и нарушения у переходов могут сбнаруживатьсп измерением напряхения шума в транзисторе при больших значениях сллы эмнтюрного тока. Иитегральнмй шум полевых транзисторов определяется в основном тепловым шумом, источником которого является проводяший канал.
При большом входном сопротнвдении следует учитывать и шум затвора, который определяется дробовым эффектом, обусловленным флюктуацией носителей, поступающих с него. На высоких частотах из-за емкостной связи между каналом и затвором наблюдается увеличение шума затвора. В высококачественных приборах этой составляющей шума на частотах ниже 1 кГИ можно пренебречь. Следовательно, дпя полевых приборов мохпо использовать значение низкочастотного шума 1гу при оценке надежности. Схема установки длп измерения коэффициегпа шума транзисторов показана на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
