147880. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és eljárás félvezető kristályokban kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére

Megjelent: 1960. december 30. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALI 147.880. SZÁM '5 21 g. 29-35. OSZTÁLY — EE—708. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Berendezés és eljárás félvezető kristályokban kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt., Budapest Feltaláló: Schalk Ervin mérnök, a Híradástechnikai Ipari Kutató Intézet 2. sz. laboratóriumának munkatársa, budapesti lakos A bejelentés napja: 1959. október 29. Félvezető kristályokban, különösen germánium tömbökben a kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére rendkívül alkalmas a Morton— Haynes-féle élettartam mérési módszer, melyet Valdes ismertetett (Valdes: Proc. IRE 40, 1952. pp. 1420—1423). Ezen módszer lényege a következő. Fényimpulzussal kisebbségi töltéshordozókat injektálunk a germánium tömbbe és egy kollektoron mérjük e kollektorra érkező kisebbségi töltéshordozók számát, illetve a kollektoron ezen töltéshordozók hatására folyó áram erősségét. Minthogy az így keletkező áram igen kicsiny és az egyenáram erősítése nehézkes, azért inkább váltóáramú mérési módszerek terjedtek el. A fényt szaggatva a kollektoron váltakozó áram folyik keresztül, amelyet szelektív erősítővel felerősítve a jel/zaj viszony igen kedvezően alakítható. A szaggatás általában forgó szektor segítségével történik, amelyet egy szinkronmotor forgat. Ennek a szinkronmotornak a meghajtó feszültséget egy generátor szolgáltatja. A jelenleg használatos szelektív erősítők általában LC, illetve TT áramkörökkel érik el a szelektivitást, a jel/zaj viszony javítása érdekében kívánatos ezeket az áramköröket minél nagyobb szelektivitásúra kialakítani. Ennek hátránya azonban az, hogy a motor fordulatszámának legkisebb ingadozása is a mérési eredményt erősen befolyásolja. Ennek megkerülésére aránylag szélessávú erősítést alkalmazhatunk, hangoló körök nélkül és a szükséges szelektivitást fázisérzékeny egyenirányító alkalmazásával érjük el, melynek vezérlő feszültségét egy, a fényszaggatót meghajtó motor által vezérelt áramú szaggató berendezés szolgáltatja, illetve a motort meghajtó generátorról szedhető le. A fázisérzékeny egyenirányító alkalmazásának feltétele az, hogy a kimeneten megjelenő zavaró feszültségek (Brumm, stb.) amplitúdója a fázisérzékeny egyenirányító feszültségénél kisebb legyen. Ennek biztosítására mind a bemeneti feszültségosztót, mind az első fokozatot külön árnyékoló burában ajánlatos elhelyezni. Maga az eddig szokásos mérési módszer a következő: egy gyakorlatilag állandó spektrális összetételű fényforrásból kiinduló fényt egy optikai résen keresztül meghatározott távolságban vetítik egy kollektor szomszédságában egy germánium tömbre. (Megjegyzendő, hogy az optikai rés méretei és a vetítési távolság értékei bizonyos határokon belül kell, hogy legyenek, éspedig Valdes említett cikke szerint a rés szélessége max. 0,2-e a rés hosszúságának, a réskép távolsága a kollektortól a réshosszúság négyszeresénél nagyobb kell, hogy legyen.) A fény által keltett kisebbségi töltéshordozók * hatására a kollektoron keletkező áramot mérik. Ezen mérést különböző kollektor-fénycsík távolságoknál és a germánium tömb különböző helyeire vetítve a résképet és helyezve a kollektort, megismétlik a mérést, az így nyert értékeket koordináta rendszerbe foglalva felrajzolják. Ha az áramkoordinátákat logaritmikusra, a távolságot lineárisra választják, akkor a mérési eredmények egy egyenest adnak, melynek hajlásszöge jellemző a diffúziós úthosszra és az élettartamra. Igen komoly hátránya azonban ennek az eddigi. mérési módszernek, hogy eléggé komplikált, végrehajtása külön szakértelmet igényel, így tömeggyártásban nehezen hajtható végre. Ennek oka egyrészt az áramok logaritmikus értékelése, másrészt a mérési pontok erős szóródása, melyek között a legjobb közelítést adó egyenes meghúzása komoly műszaki ítélőképességet igényel.' Fenti hátrányok kiküszöbölésére az eddigi elv és követelmények teljes fenntartásával olyan berendezést, illetve mérési eljárást dolgoztunk ki, melynek pontossága az eddigi módszerével legalább egyenértékű, és a régi eljárásnál lényegesen egyszerűbb lévén, annál sokkal könnyebben végrehajtható anélkül, hogy a mérés gyakorlati