191860. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nemlineáris kétpólusok, előnyösen félvezető struktúrák admittanciájának meghatározására
1 191 860 2 kondenzátoron át párhuzamosan kapcsolódik az előfeszítő 50 részegység két dl és d2 kimenetével. Nem lebegtetett földelt jelkicsatolás esetén a nagyfrekvenciás mérőjel kapacitív csatoláson át csatlakozik az előfeszítő 50 részegység dl és d2 kimeneteire. A 6. ábra az egy- vagy háromfázisú négyszöggenerátort szemlélteti. A nagyfrekvenciás 31 generátoré kimenetén megjelenő jel a 41 komparátor bemenetét vezérli. A 41 komparátor kétfázisú és TTL szintű négyszöghullámú kimenő jeleket állít elő két el és e2 kimenetén. Az egyik el kimenet jele a 42 frekvenciaosztót vezérli. A 42 frekvenciaosztó osztásviszonya úgy van meghatározva, hogy j kimenetén — az előírásnak megfelelően — 2,5 kHz frekvenciájú négyszöghullám legyen. A berendezés egy másik kiviteli alakjánál a két el és e2 kimenet egy-egy — első és második — 43,44 emitterkövetőt vezérel. Az első és a második 43 és 44 emitterkövető egy-egy h és i kimenete a detektáló 60 részegység egy-egy bemenetét vezérli. A 7. ábrán az előfeszítő részegység néhány példakcnti kiviteli alakja látható. Az előfeszítő 50 részegység általános kialakítását tekintve lebegő be- és kimenetekkel rendelkezik. Az első és a második műveleti 51,52 erősítő egy-egy bemenetére egy egyenfeszüitségforrás m és n kimenete csatlakozik, melyeknek másik kivezetése a dl kimenetre csatlakozik. Az első és második műveleti 51,52 erősítő erősítési tényezője a berendezés helyes működésének megfelelően van beállítva. Az első és a második műveleti 51,52 erősítő mini kimenete a nagyfeszültségű műveleti 54 erősítő egy-egy bemenetére van kapcsolva. A második műveleti 52 erősítő ni kimenete az analóg 53 MOS-kapcsolóra is csatlakozik, mely a 40 hullámforma-generátor j kimenetén kapja a vezérlést. A j kimenet lebegő kimenet esetén egy fénydiódát vezérel, melynek fénye egy fényérzékelőt vezérei, a fényérzékelő pedig az analóg 53 MOS-kapcsolót vezérli. A j kimeneten érkező vezérlés hatására a nagyfeszültségű műveleti 54 erősítő m2 kimenetén egymásra szuperponált, változtatható nagyságú egyenfeszültségű és négyszöghullámú szint jelenik meg. Az 54 erősítő m2 kimeneté a nagyfrekvenciás 31 generátor 1 MHz frekvenciájára hangolt nagyfrekvenciás 55 sávszűrőn át csatlakozik a mérendő 10 kétpóíus egyik b kivezetésére. A nagyfrekvenciás sávszűrő megakadályozza, hogy a nagyfrekvenciás 31 generátor kimenő jele az m2 pontra, illetve a 40 négyszöggenerátor magasabb — 40. — felharmonikusa a mérendő 10 két pólusra jusson. A 8. ábra a detektáló részegység egy példakcnti kiviteli alakját szemlélteti. A 20 mérőátalakító első f kimenetén érkező nagyfrekvenciás feszültségszintet, - amely az admitlaneia abszolút értékével arányos — a ól erősítő tovább erősíti. A felerősített jel a 62 emitterkövető bemenetére van kapcsolva. A 62 emitterkövető kis kimenő impedanciát biztosít az utána következő 63 demodulator részére. A 63 demodulator a további két bemenetére kapcsolt első 43 és második 44 emitterkövetők egy-egy h,i kimenetén érkező referencia jelek hatására a nagyfrekvenciás jelet fázisérzékenyen egyenirányítják. A fázisérzékenyen egyenirányított - démodulait - jel a 63 demodulátor kimenetén jelenik meg. A demodulált jel az üzemmódot meghatározó o kimeneten érkező feszültségszint állapotától függően vagy a 64 Reed-relé kontaktusán át közvetlenül, vagy a 20 mérőátalakító g kimenetén érkező mintavevő impulzussal vezérelt analóg 65 MOS-kapcsolón át jut az aluláteresztő 66 szűrő bemenetére. Az aluláteresztő 66 szűrő f5 kimenetén az üzemmódtól függően vagy folyamatosan vagy szakaszosan- mintavételesen — átlagolt jel jelenik meg. Az aluláteiesztő 66 szűrő f5 kimenetére a 67 feszültségkövető csatlakozik. A 67 feszültségkövető f6 kimenete az első műveleti 68 erősítő bemenetére csatlakozik. A 68 erősítővel történik az egységnyi kapacitásértéknek — skála mérték tényező - beállítása. Az első műveleti 68 erősítő f7 kimenete a második műveleti 69 erősítő bemenetére csatlakozik. Ezzel a 69 erősítővel történik a „nullpont” — szinteltolás — beállítása. A második műveleti 69 erősítő k kimenetén jelenik meg az n jel, amit a 70 megjelenítő megjelenít. A találmány szerinti berendezés előnyei röviden az alábbiakban foglalhatók össze: A nagyfeszültségű műveleti erősítő alkalmazása lehetővé teszi, hogy az előfeszítő részegység két bemenetére kis jelszintű külső egyenfeszültség-források, például functiongenerátor csatlakozását vagy digitál-analúg átalakító alkalmazását. Ez a csatlakozás flexibilisen a vezérlő jelforrások összeláncolása nélkül megoldható. A találmány szerinti megoldás lehetővé teszi a mélykiürítéses MOS-kapacitásméréshez szükséges pulzáltatott egyenszíntű előfeszítés megvalósítását, ami az ismert nego!dúsokkal nem valósítható meg, csak a mélykiüríté;es kapacitásmérés teszi lehetővé a félvezető eszköz viselkedését meghatározó adalékkoncentráció eloszlás —a diffúziós profil - meghatározását. Az előfeszítő részegységben alkalmazott sávszűrő megakadályozza, hogy a 2,5 kHz-el pulzáltatott egyenszint magasabb rendű felharmonikusa a mélykiürítéses kapacitásmérésnél zavaró jelszintként hozzáadódjék a nagyfrekvenciás mérőjelhez és a mérésben linearitás hibát okozzon. A nagyfrekvenciás mérőjel hozzákeverése az előfeszítő egyenszinthez külső generátor alkalmazása nélkül megvalósítható. A találmány szerinti berendezésben a mérendő kétpciussal sorbakapcsolt kis értékű mérőellenálláson átfolyó áram által létrehozott feszültséget visszük a műveleti erősítő nem invertáió bemenetére, így a mérőkábel aránylag nagy kapacitása nem visz lineáris hibát a mérésbe. A mintavevő alkalmazása teszi lehetővé, hogy mélykiürítéses kapacitásmérésnél a jelátlagolás a hullámforma előfeszítés „magas” szintjéhez tartozó kapacitás értékre vonatkozzék. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás nem lineáris kctpólusok,előnyösen félvezető struktúrák admíttanciájának meghatározására, amelynél az admittancia mérését célszerűen kisamplitúdójú, szinuszos feszültség hatására az admittancián átfolyó áram amplitúdójának meghatározásával végezzük, azzal jellemezve, hogy a mérendő kétpólust egy programozható huSlárnformájú feszültséggel előfeszítjük, úgy, hogy a mérendő kétpólusra a programozható hullámformájú feszültség és célszerűen kis amplitúdójú szinuszos feszültség összegét vezetjük, ezután a kétpóiuson átfolyó áramot kisértékű mérőellenállás közbeiktatásával mérjük, majd a méröellenálláson megjelenő feszültséget szelektív frekvenciakarakterisztikával rendelkező erősítő, illetve jelfeldolgozó egység bemenetére kapcsoljuk, ahol a sávközépfrekvencia azonos a kisamplitúdójú szinuszos feszültség frekvenciájával. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
