170862. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés félvezető eszközök és integrált áramkörök jóságának vizsgálatára
13 Í7Ó862 14 A félvezető elemek és integrált áramkörök jóságát vizsgáló eljárás foganatosítására szolgáló berendezés valamennyi fent leírt kiviteli alakja sikerrel alkalmazható az integrált áramkörök vizsgálatához is. A félvezető eszközök és integrált áramkörök vizsgálatára szolgáló eljárást megvalósító berendezés a legalább egy pn átmenettel rendelkező félvezetők esetében a következőképpen működik. A 2 kapcsolóelem (1. ábra) periodikusan a 3 pn átmenetre kapcsolja a kimeneteiken különböző áramértékeket szolgáltató 1 és 6 áramgenerátorokat. Eredményként a pn átmeneten egy közepes I áram folyik át: 2 ahol íj és I6 az áramok az 1 illetve 6 áramgenerátor kimenetein. Erre a közepes áramra váltakozó komponens szuperponálódik, amelynek amplitúdója csúcstól-csúcsig a két áram különbségével egyenlő, tehát íj—16 = Al. Mivel az 1 és 6 áramgenerátorok a közös 7 árambeállí-Al tóval rendelkeznek, az I áram változásakor a — arány mindig állandó marad és a váltakozó komponens amplitúdója a (6) összefüggésből számítható. Más szóval a váltakozó komponensek amplitúdója, mint már említettük, arányos a vizsgálandó félvezető eszközök 3 pn átmenete áram-feszültség karakterisztikájának m eltérési tényezőjével. Az I áram középértékét rögzítő 8 eszköz segítségével ezeket az értékeket a (2) összefüggésben megadott határok között lehet tartani. Például az 5 regisztráló készülék (3—5. ábra) kijelzése alapján, amely vonatkoztatási értékekben hitelesített váltakozó feszültségű voltmérővel történik, következtethetünk az m eltérési tényező értékére. Ha ezek az értékek nincsenek 1 és 2 között, a félvezető eszköz vagy az integrált áramkör selejtes. A félvezető eszközök és integrált áramkörök vizsgálatára szolgáló eljárást megvalósító berendezés konkrét kiviteli alakja, amely az eljárásnak megfelelően van felépítve, és amelynél a 3 pn átmeneten (3. ábra) egyenáram és arra szuperponált váltakozó komponens folyik át, a következőképpen működik: Ha az átkapcsolóként megvalósított 2 kapcsolóelem a felső állásban van, all műveleti erősítő bemenetére olyan áram kerül, amelyet a 7 árambeállitó kimeneti feszültsége és a 13 ellenállás értéke határoz meg. Közvetlenül all műveleti erősítőben ez az áram, a látszólagos „föld" miatt, a 11 műveleti erősítő bemenetén — amelynek visszacsatoló áramkörébe a vizsgálandó 3 pn átmenet van beiktatva — gyakorlatilag nem ágazik el. Ennek következtében majdnem a 13 ellenálláson átfolyó teljes áram áthalad a pn átmeneten, amely a 3 pn átmenetnek az 1 áramgenerátorra történő kapcsolásával egyenértékű. Ha az átkapcsoló az alsó állásban van, a 13 ellenállás kapcsolódik és a 11 műveleti erősítő bemenetén csökken az áram. Ennek következtében a 3 pn átmeneten folyó áram is ugrásszerűen csökken, amely egyenértékű a 3 pn átmenetnek a 6 áramgenerátorra történőcsatlakoztatásával. Mivel mindkét esetben az áramokat a 7 árambeállitó kimenetén jelenlevő ugyanaz a feszültség határozza meg, tehát ezek az áramok a feszültség Al változásakor szinkronban változnak. Ezáltal a — viszony konstans marad. A 3 pn átmeneten eső feszültség, amely gyakorlatilag egyenlő all műveleti erősítő kimenetén levő feszültséggel, mivel a feszültség ennek bemenetén a megfelelően nagy erősítési tényező miatt közel 0, a feszültség arányos az m eltérési tényezővel. 5 A 4. és 5. ábrán látható berendezések működése gyakorlatilag nem különbözik a 3. ábrán feltüntetett berendezés működésétől. Valamennyi berendezésnél ugyanis a 4 feszültségátalakító a (7) összefüggéssel meghatározott erősítési tényezővel rendelkező váltakozó 10 feszültségű erősítő, miáltal könnyebbé válik az 5 regisztráló készülék hitelesítése. Az 5 regisztráló készüléket ebben az esetben váltakozó feszültségű voltmérőként valósítjuk meg. Az egymás után kapcsolt 13 és 14 ellenállásokkal 15 rendelkező rezisztens 19 négypólus alkalmazásakor (4. ábra) a 2 kapcsolóelemként megszakítót (kapcsolót) alkalmazunk, amely leegyszerűsíti a találmány szerinti berendezés gyakorlati megvalósítását. Ha a 20 négypólusban (5. ábra) a 13, 14 és 21 ellen-20 állásokat alkalmazzuk, a megszakító (kapcsoló) a föld alacsonyabb potenciáljához viszonyítva vezérelhető, ami megkönnyíti tranzisztor alkalmazását megszakítóként. A pn átmenetet tartalmazó félvezető eszközök és in-25 tegrált áramkörök jóságának vizsgálatára szolgáló eljárást megvalósító berendezéseknél, melyeknél a pn átmeneten átfolyó áram exponenciális karakterisztikáját használjuk ki az exponenciális áram megvalósítására, a 23 kondenzátor (6. ábra) alkalmazható. Ez a beren-30 dezés a következőképpen működik: Ha a megszakítóként kialakított 2 kapcsolóelem zárva van, a 3 pn átmeneten a 13 ellenállás és a 7 árambeállitó egyenfeszültsége által meghatározott áram folyik, hasonlóan a 3. ábra szerinti berendezéshez, ami-35 kor az átkapcsoló a felső állásban van. Itt a 23 kondenzátor a 7 árambeállitó kimeneti feszültségéig töltődik fel. Ha megszakítót nyitjuk, a 23 kondenzátor exponenciális törvény szerint kisül a kondenzátor kapacitása, valamint a 13 és 14 ellenállások által meghatározott 40 időállandóval. A 23 kondenzátor kisülésekor a feszültség a 15 műveleti erősítő bemenetén exponenciálisan változó áramot hoz létre, amely átfolyik a 3 pn átmeneten anélkül, hogy a 11 műveleti erősítő bemenetén elágazna. A kisülés vége felé a 3 pn átmeneten átfolyó 45 áramot a 13, 14 ellenállások határozzák meg, így a 3 pn átmeneten át minimális áram folyik, amely nyitó irányban a (2) egyenlőtlenség által meghatározott feszültségesést biztosít, amely körülbelül 4<pT . A 7 árambeállitó kimenetén a feszültség értéket úgy 50 választjuk meg, hogy a felső áramérték a (2) egyenlőtlenség által meghatározott érték alatt van. Kézenfekvő, hogy ha a pn átmenet áram-feszültség karakterisztikája exponenciális volna, all műveleti erősítő kimenetén (azaz a 3 pn átmeneten) az idő függvényében lineáris 55 feszültséglefutást kapnánk. Azonban a 3 pn átmenet áram-feszültség karakterisztikájának az exponenciális függvénytől való eltérése miatt a 11 műveleti erősítő kimenetén a feszültség időbeli változása eltér az exponenciális függvénytől. 60 A4 feszültségátalakítóval történő differenciálás után az erősítő kimenetén olyan impulzusok keletkeznek, melyek amplitúdója időben az m eltérési tényező függését képezik le a 3 pn átmeneten átfolyó áram értékétől függően. Az m eltérési tényező értékének rögzítésé-65 hez a leírt berendezésben az 5 regisztráló készülékként 7
