Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов

Проведены анализ и обобщение методов измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых приборов. Выделены их основные классификационные признаки и составлена классификация, с использованием которой определены наиболее эффективные методы измерения ВАХ с точки зрения сформулированных в ра...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Date:	2014
Main Author:	Ермоленко, Е.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2014
Subjects:	Электронные средства: исследования, разработки
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70548
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов / Е.А. Ермоленко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 2-3. — С. 3-11. — Бібліогр.: 37 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860235786613424128
author	Ермоленко, Е.А.
author_facet	Ермоленко, Е.А.
citation_txt	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов / Е.А. Ермоленко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 2-3. — С. 3-11. — Бібліогр.: 37 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description	Проведены анализ и обобщение методов измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых приборов. Выделены их основные классификационные признаки и составлена классификация, с использованием которой определены наиболее эффективные методы измерения ВАХ с точки зрения сформулированных в работе критериев (длительность процесса измерения и степень его автоматизации, а также интенсивность саморазогрева полупроводниковых структур Проведено аналіз та узагальнено методи вимірювання вольт-амперних характеристик (ВАХ) напівпровідникових приладів. Виділено їх основні класифікаційні ознаки та складено класифікацію, з використанням якої визначено найбільш ефективні методи вимірювання ВАХ з точки зору сформульованих в роботі критеріїв (тривалість процесу вимірювання та ступінь його автоматизації, а також інтенсивність саморозігріву напівпровідникових структур при вимірюваннях). It is shown that computer systems for measuring current-voltage characteristics are very important for semiconductor devices production. The main criteria of efficiency of such systems are defined. It is shown that efficiency of such systems significantly depends on the methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices. The aim of this work is to analyze existing methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices and to create the classification of these methods in order to specify the most effective solutions in terms of defined criteria.
first_indexed	2025-12-07T18:23:34Z
format	Article
fulltext	Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 3 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ÓÄÊ 621.317: 621.3.08 Е. А. ЕРМОЛЕНКО Óêðàèíà, г. Алчевсê, Доíбàссêèй госудàðствеííый техíèчесêèй уíèвеðсèтет E-mail: ermolenkoea@gmail.com КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛÓПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Нà сегодíяшíèй деíь полупðоводíèêовые пðèбоðы (ПП) получèлè шèðоêое ðàспðостðàíе- íèе è пðèмеíяются пðàêтèчесêè во всех отðàслях техíèêè. Кàчество, себестоèмость è íàдежíость ðàботы ПП зàвèсят от техíологèчесêого пðоцес- сà èх пðоèзводствà. Одíèм èз íàèболее вàжíых этàпов этого техпðоцессà является êоíтðоль êà- чествà, êотоðый зàêлючàется в пðовеðêе элеêтðè- чесêèх пàðàметðов êàждого ПП íà соответствèе техíèчесêèм условèям. Коíтðоль êàчествà осу- ществляется спецèàлèзèðовàííымè êомпьютеð- íымè сèстемàмè, входящèмè в состàв зоíдовых стàíцèй, путем èзмеðеíèя вольт-àмпеðíых хàðàê- теðèстèê (ÂÀХ) êàждого ПП íепосðедствеííо íà êðемíèевой плàстèíе. Пðè этом в чèсло íàèболее вàжíых êðèтеðèев эффеêтèвíостè тàêèх êомпью- теðíых сèстем входят длèтельíость пðоцессà èз- меðеíèя, èíтеíсèвíость сàмоðàзогðевà ПП è сте- пеíь àвтомàтèзàцèè пðоцессà èзмеðеíèя. Следует отметèть, что êомпьютеðíые сèсте- мы èзмеðеíèя ВАХ èспользуются íе тольêо íà пðоèзводстве, íо è для дðугèх зàдàч, íàпðè- меð для подбоðà дèсêðетíых полупðоводíèêо- вых пðèбоðов с мàêсèмàльíо блèзêèмè пàðàме- тðàмè, где эффеêтèвíость пðоцессà èзмеðеíèя íе меíее вàжíà. В ðàботàх èзвестíых спецèàлèстов по дàííой темàтèêе поêàзàíо, что с точêè зðеíèя пеðечèс- леííых êðèтеðèев эффеêтèвíость êомпьютеð- íых сèстем èзмеðеíèя ВАХ зàвèсèт íе тольêо от èх àппàðàтíых сðедств, íо è от методов èз- меðеíèя [1—5]. Пðè этом отсутствуют ðàботы, в êотоðых былè бы обобщеíы сведеíèя о суще- ствующèх методàх èзмеðеíèя ВАХ èлè четêо выделеíы пðèзíàêè, íà осíове êотоðых можíо èх êлàссèфèцèðовàть, è это зàтðудíяет выбоð методà èзмеðеíèя ВАХ для достèжеíèя мàêсè- мàльíой эффеêтèвíостè пðоцессà èзмеðеíèя. Проведены анализ и обобщение методов измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) полу- проводниковых приборов. Выделены их основные классификационные признаки и составлена клас- сификация, с использованием которой определены наиболее эффективные методы измерения ВАХ с точки зрения сформулированных в работе критериев (длительность процесса измерения и сте- пень его автоматизации, а также интенсивность саморазогрева полупроводниковых структур при измерениях). Клþчевые слова: вольт-амперная характеристика, полупроводниковый прибор, метод измерения, классификация. Целью íàстоящей ðàботы является àíàлèз è обобщеíèе существующèх методов èзмеðеíèя ВАХ ПП è èх êлàссèфèêàцèя с последующèм выявлеíèем íàèболее эффеêтèвíых ðешеíèй с точêè зðеíèя пеðечèслеííых выше êðèтеðèев. Автоðы зàðубежíых публèêàцèй чàсто пðè- деðжèвàются следующей êлàссèфèêàцèè мето- дîâ èзмåðåíèÿ ВАХ [1, 6—10]: — стàтèчесêèе (èлè íепðеðывíые) методы (static measurements, DC-measurements); — дèíàмèчесêèе (èлè èмпульсíые) ме- òîды (dynamic IV measurements, pulsed IV measurements). Стàтèчесêèе методы èзмеðеíèя ВАХ пðеду- смàтðèвàют подàчу íà èсследуемый ПП элеêтðè- чесêèх èзмеðèтельíых воздействèй, íепðеðыв- íо èзмеíяющèхся во вðемеíè. Дèíàмèчесêèе ме- тоды пðедусмàтðèвàют подàчу íà èсследуемый ПП êоðотêèх èмпульсов, во вðемя действèя êо- тоðых èзмеðяется отêлèê пðèбоðà. Одíàêо по- добíой êлàссèфèêàцèè íе поддàется метод, пðè êотоðом íà одèí èз выводов тðехэлеêтðодíо- го ПП подàется íепðеðывíый сèгíàл, à íà дðу- гой — èмпульсíый (íàпðèмеð, пðè сíятèè се- ðèè выходíых ВАХ тðàíзèстоðà [4, 11]). Кðоме того, сðедè ðàбот по дàííой темàтè- êе существует íеодíозíàчíость в опðеделеíèè èмïóëьñíîãî мåòîдà. Нàïðèмåð, â [1, 5—7] èм- пульсíым счèтàется метод, êогдà пðè èзмеðеíèè ВАХ зàдàется постояííый ðежèм поêоя ПП (с т. í. точêой поêоя, в зàðубежíой лèтеðàтуðе — «quiescent point», «Q-point» èëè «bias point»), в êотоðом íàходèтся пðèбоð в момеíты отсут- DOI: 10.15222/TKEA2014.2-3.03 ______________ Здесь è дàлее под èзмеðèтельíым воздействèем бу- дем поíèмàть элеêтðèчесêèй сèгíàл (íàпðяжеíèе èлè тоê) àмплèтудой A, êотоðый подàется íà тестèðуе- мый ПП с целью èзмеðеíèя его отêлèêà. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 4 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ствèя èзмеðèтельíых воздействèй. В этом слу- чàе воздействующèй сèгíàл èмеет фоðму èм- пульсов è одíовðемеííо является íепðеðывíым во вðемеíè. Тàêèм обðàзом, ê íедостàтêàм ðàссмотðеí- íой êлàссèфèêàцèè можíо отíестè отсутствèе четêèх êðèтеðèев, по êотоðым можíо опðеде- лèть пðèíàдлежíость методà ê тому èлè èíому вèду. Кðоме того, êлàссèфèêàцèя методов èз- меðеíèя ВАХ тольêо по фоðме èзмеðèтельíых воздействèй íе дàет èíфоðмàцèè о дðугèх вàж- íых àспеêтàх, тàêèх êàê состояíèе ПП во вðе- мя èзмеðеíèя, сðедствà, с помощью êотоðых мо- жет осуществляться тот èлè èíой метод, è дð. Существуют тàêже публèêàцèè, где в зàвè- сèмостè от состояíèя ПП во вðемя èзмеðеíèй ВАХ выделяют èзотеðмèчесêèе è èзодèíàмèче- сêèе методы [1, 2, 5, 6]. Изотеðмèчесêèмè íàзывàют èзмеðеíèя, пðè êотоðых темпеðàтуðà ПП поддеðжèвàется пðè- блèзèтельíо íà одèíàêовом уðовíе. Осíовíàя èх цель — пðедотвðàщеíèе íепðеðывíого ðостà темпеðàтуðы ПП вследствèе сàмоðàзогðевà, что способствует умеíьшеíèю тепловых èсêàжеíèй ВАХ è может существеííо увелèчèть точíость ðезультàтов. Кàê пðàвèло, èзотеðмèчесêèе èз- меðеíèя ВАХ осуществляются пðè пðèмеíеíèè èмпульсíых методов [1, 2]. Изодèíàмèчесêèе èзмеðеíèя пðоводятся тà- êèм обðàзом, чтобы зàðяд, обусловлеííый эф- феêтом зàхвàтà íосèтелей íà пàðàзèтíых эíеð- гетèчесêèх уðовíях ПП, в пðоцессе èзмеðеíèя ВАХ остàвàлся íеèзмеííым. Осíовíàя цель èзо- дèíàмèчесêèх èзмеðеíèй — повышеíèе точíостè èзмеðеíèя ВАХ путем пðедотвðàщеíèя èлè стà- бèëèзàцèè ýффåêòà зàõâàòà íîñèòåëåé [1, 4—7, 10, 12, 13]. Êàê ïðàâèëî, èзîдèíàмèчåñêîå ñî- стояíèе ПП в пðоцессе èзмеðеíèя его ВАХ под- деðжèвàется блàгодàðя èспользовàíèю èмпульс- íых методов с пðèмеíеíèем очеíь мàлых длè- тельíостей èмпульсов (200 íс — 2 мêс) [1, 5, 6]. Сðедè отечествеííых публèêàцèй íàèболее полíой является êлàссèфèêàцèя методов èзме- ðåíèÿ ВАХ, ïðèâåдåííàÿ â [7]: â зàâèñèмîñòè от èíеðцèоííостè èзмеðèтельíых сðедств, à тàê- же сêоðостè è хàðàêтеðà èзмеíеíèя подàвàемых воздействèй методы èзмеðеíèя ВАХ ðàзделяют- ся íà стàтèчесêèе, дèíàмèчесêèе è êвàзèстàтèче- сêèе, осуществляемые вðучíую èлè àвтомàтèче- сêè. К íедостàтêàм тàêой êлàссèфèêàцèè можíо отíестè íеодíозíàчíость опðеделеíèй êàждого методà èзмеðеíèя ВАХ è отсутствèе объеêтèв- íых êðèтеðèев, по êотоðым можíо было бы од- íозíàчíо èдеíтèфèцèðовàть тот èлè èíой метод. Тàêèм обðàзом, àíàлèз зàðубежíых è отече- ствеííых публèêàцèй поêàзàл, что существу- ет мíожество ðàзлèчíых, отлèчàющèхся меж- ду собой по ðяду пðèзíàêов, методов èзмеðе- íèÿ ВАХ ПП: — ñòàòèчåñêèå [6, 14—16]; — дèíàмèчåñêèå [1, 4, 6—9, 11, 14, 17—19]; — методы, оðèеíтèðовàííые íà èзмеðеíèе ВАХ дâóõ- èëè òðåõýëåêòðîдíыõ ПП [11, 16, 20]; — спецèàлèзèðовàííые методы для ПП, ВАХ êотоðых èмеет учàстêè с отðèцàтельíым дèффе- ðåíцèàëьíым ñîïðîòèâëåíèåм [21, 22]; — методы с учетом лèбо êоíтðолем теплово- ãî ñîñòîÿíèÿ ПП âî âðåмÿ èзмåðåíèÿ [1, 2, 23]; — методы с èспользовàíèем мàтемàтèчесêèх вычèслеíèй èлè стàтèстèчесêой обðàботêè ðе- зультàтов èзмеðеíèя для получеíèя хàðàêтеðè- ñòèêè [6, 23—25]; — ðàзлèчíые àвтомàтèзèðовàííые методы, для ðеàлèзàцèè êотоðых тðебуется спецèàлè- Рèс. 1. Клàссèфèêàцèя методов èзмеðеíèя ВАХ ПП Степень автоматизации Характер подаваемых воздействий Классификационные признаки Состояние исследуемого ПП при измерениях Использование математической обработки резуль- татов измерений Методы èзмеðеíèй ВАХ ПП Ручíые Непðеðывíые Пðоèзвольíое Без мàтемàтèчесêой обðàботêè ðезультàтов Импульсíые Изотеðмèчесêое Изодèíàмèчесêое Автомàтèзèðовàííые Комбèíèðовàííые Изотеðмèчесêое è èзодèíàмèчесêое С мàтемàтèчесêой обðàботêой ðезультàтов Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 5 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ зèðîâàííîå îбîðóдîâàíèå [8, 9, 14, 16, 18—20, 24, 26, 27 è дð.]. Пðоведеííый àíàлèз позволèл выделèть осíовíые êлàссèфèêàцèоííые пðèзíàêè è со- стàвèть êлàссèфèêàцèоííую схему методов èз- меðеíèя ВАХ, поêàзàííую íà рис. 1. Êлассификация по степени автоматизации Посêольêу все методы èзмеðеíèя ВАХ осíо- вывàются íà èзмеðеíèè тоêов è íàпðяжеíèй, íàèболее общèм êлàссèфèêàцèоííым пðèзíàêом можíо íàзвàть степеíь èх àвтомàтèзàцèè. В со- ответствèè с этèм пðèзíàêом все методы èзме- ðеíèя ВАХ можíо ðàзделèть íà ðучíые è àвто- мàтèзèðовàííые. Подобíое ðàзделеíèе хàðàêте- ðèзует íе тольêо долю учàстèя человеêà в èзме- ðèтельíом пðоцессе, íо è сðедствà, с помощью êотоðых могут пðоводèться èзмеðеíèя ВАХ. Ручные методы èзмеðеíèя ВАХ пðедполàгà- ют, пðежде всего, ðучíое упðàвлеíèе èсточíè- êàмè èзмеðèтельíых сèгíàлов, à тàêже ðучíую ðегèстðàцèю отêлèêов èсследуемого ПП, è мо- гут отлèчàться между собой хàðàêтеðом подà- вàемых воздействèй. Ручíые методы íàèмеíее эффеêтèвíы с точêè зðеíèя сàмоðàзогðевà ПП è длèтельíостè пðоцессà èзмеðеíèй. В автоматизированных методах èзмеðеíèя ВАХ выполíеíèе íеêотоðых тðудоемêèх опеðà- цèй (тàêèх êàê подàчà èзмеðèтельíых воздей- ствèй, ðегèстðàцèя отêлèêов ПП è пð.) осу- ществляется àвтомàтèчесêè с помощью спецè- àльíых àппàðàтíых сðедств. В êàчестве àппà- ðàтíых сðедств, позволяющèх àвтомàтèзèðо- вàть пðоцесс èзмеðеíèя ВАХ, могут èспользо- вàться ðàзлèчíые пðèбоðы è устðойствà. Тàêèмè устðойствàмè могут быть осцèллогðàфы, ðàз- лèчíые пðèстàвêè, позволяющèе ðàсшèðять èх фуíêцèоíàльíые возможíостè (íàпðèмеð, выво- дèть íà эêðàí осцèллогðàфà сеðèè ВАХ тðехэ- ëåêòðîдíыõ ПП) [16, 24, 28], à òàêжå ñïåцèàëè- зèðовàííые êомпьютеðíые сèстемы, в êотоðых упðàвлеíèе пðоцессом èзмеðеíèя ВАХ è обðà- ботêу зàðегèстðèðовàííых дàííых осуществля- ет мèêðоêоíтðоллеð èлè пеðсоíàльíый êомпью- теð [29]. Пðèмеíеíèе мèêðопðоцессоðíой техíè- êè позволяет ðàзíостоðоííе обðàбàтывàть дàí- íые, получеííые в пðоцессе èзмеðеíèй, íе под- веðгàя пðèбоð íепðеðывíым элеêтðèчесêèм воз- действèям. Блàгодàðя пðогðàммíо-упðàвляемым àппàðàтíым сðедствàм тàêèе èзмеðèтельíые сè- стемы, êàê пðàвèло, хàðàêтеðèзуются высоêèм быстðодействèем è точíостью. Автомàтèзèðовàííые методы ðеàлèзуются ðàз- лèчíымè èзмеðèтельíымè сèстемàмè, возмож- íостè êотоðых огðàíèчеíы тольêо возможíо- стямè элемеíтíой бàзы èх àппàðàтíых сðедств. Одíàêо эффеêтèвíость этèх сèстем в зíàчèтель- íой меðе зàвèсèт от хàðàêтеðà èзмеðèтельíых воздействèй, подàвàемых íà ПП в пðоцессе èз- меðеíèя ВАХ. Поэтому втоðым è íàèболее вàж- íым êлàссèфèêàцèоííым пðèзíàêом является хà- ðàêтеð подàвàемых воздействèй, по êотоðому все методы èзмеðеíèя ВАХ ПП можíо ðàзделèть íà íепðеðывíые, èмпульсíые è êомбèíèðовàííые. Êлассификация по характеру подаваемых измерительных воздействий Непрерывные методы: ïðè èзмåðåíèè ВАХ íà ПП последовàтельíо подàются íепðеðывíые во вðемеíè èзмеðèтельíые воздействèя с посте- пеííо èзмеíяющейся àмплèтудой. В зàвèсèмо- стè от тèпà тестèðуемого ПП è èспользуемых сðедств èзмеðеíèя ВАХ фоðмà тàêèх воздей- ствèй может отлèчàться. Нàèболее чàсто сðедè íепðеðывíых методов èзмеðеíèя ВАХ пðèмеíяется метод со ступеí- чàто èзмеíяющейся àмплèтудой èзмеðèтельíых воздействèй (рис. 2, а, б) [6, 14, 15]. Пðè этом, êàê пðàвèло, èспользуются цèфðовые àппàðàт- íые сðедствà, à èзмеðеíèя ВАХ могут ðеàлèзо- вывàться ðàзлèчíымè êомпьютеðíымè сèстемà- мè [30—32]. Следует отметèть, что существуют модèфè- êàцèè тàêого методà èзмеðеíèя ВАХ, àдàптè- ðовàííые для опðеделеííых тèпов ПП. Тàê, íàпðèмеð, в [21] опèсывàется метод èзмеðе- íèя íелèíейíой ВАХ ПП с учàстêàмè отðè- цàтельíого дèффеðеíцèàльíого сопðотèвле- íèя (íàпðèмеð, тèðèстоðов). Для пеðеходà тàêèх ПП в пðоводящее состояíèе íеобходèм èмпульс вêлючеíèя. Соответствеííо, пðè èз- меðеíèè ВАХ íепðеðывíым методом этот èм- пульс должеí пðедшествовàть èзмеðèтельíым воздействèям (ðèс. 2, в) [21]. Еще одíèм пðèмеðом íепðеðывíых методов èзмеðеíèя ВАХ является тàê íàзывàемый осцèл- логðàфèчесêèй метод, êогдà в êàчестве èсточíè- êà èзмеðèтельíых воздействèй èспользуется àíà- логовый геíеðàтоð èлè спецèàльíые пðèстàвêè ê осцèллогðàфàм для сíятèя сеðèй хàðàêтеðè- стèê [24]. В этом случàе хàðàêтеð èзмеðèтель- íых воздействèй может èметь пèлообðàзíую èлè сèíусоèдàльíую фоðму (ðèс. 2, г). Осíовíой íедостàтоê íепðеðывíых методов èзмеðеíèя ВАХ зàêлючàется в том, что в пðоцес- се èзмеðеíèя чеðез èсследуемый ПП постояííо Рèс. 2. Фоðмы èзмеðèтельíых воздействèй, пðèêлà- дывàемых ê ПП в соответствèè с íепðеðывíымè ме- тодàмè èзмеðеíèя ВАХ АА А А t t t t в) à) б) г) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 6 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ пðотеêàет тоê, пðèчем àмплèтудà его может все вðемя увелèчèвàться. Это пðèводèт ê íàêопле- íèю теплà в стðуêтуðе тестèðуемого пðèбоðà, что вызывàет èсêàжеíèе ВАХ è возíèêíовеíèе методèчесêой погðешíостè. Дàííàя погðешíость íàèболее сèльíо будет выðàжеíà пðè тестèðовà- íèè сèловых пðèбоðов, à тàêже пðè мíогоêðàт- íом èзмеðеíèè хàðàêтеðèстèê одíого è того же ПП (íàпðèмеð, пðè сíятèè сеðèй ВАХ тðàíзè- стоðà). Нàгðев полупðоводíèêовой стðуêтуðы пðèводèт íе тольêо ê èсêàжеíèю ВАХ, íо è ê огðàíèчеíèю возможíого дèàпàзоíà èзмеðеíèя. Помèмо этого, пðè èспользовàíèè íепðеðывíых методов èзмеðеíèя ВАХ íàèболее сèльíо выðà- жеíо влèяíèе эффеêтà зàхвàтà íосèтелей тоêà íà ðåзóëьòàòы èзмåðåíèé [1, 4, 6, 7, 10, 12]. Импульсные методы: ïðè èзмåðåíèè ВАХ íà ПП подàется последовàтельíость èзмеðèтель- íых èмпульсов ðàзлèчíой àмплèтуды, в пàузàх между êотоðымè элеêтðèчесêèе воздействèя íà ПП отсутствуют. Точêè ВАХ опðеделяются пу- тем ðегèстðàцèè отêлèêà тестèðуемого ПП во вðемя действèя êàждого èмпульсà. В связè с тем, что тоê чеðез èсследуемый пðèбоð пðоте- êàет тольêо в момеíты действèя èзмеðèтель- íых èмпульсов, сíèжàется по сðàвíеíèю с íе- пðеðывíымè методàмè è общèй íàгðев пðèбоðà, è влèяíèе эффеêтà зàхвàтà íосèтелей в ПП [1, 4—7]. В зàâèñèмîñòè îò òèïà òåñòèðóåмîãî ПП è èспользуемых сðедств èзмеðеíèя ВАХ, фоð- мà èмпульсíых èзмеðèтельíых воздействèй мо- жет быть ðàзлèчíой. Сðедè существующèх èмпульсíых методов èзмеðеíèя ВАХ íàèболее ðàспðостðàíеííым яв- ляется метод, соглàсíо êотоðому íà ПП подàет- ся последовàтельíость пðямоугольíых èзмеðè- тельíых èмпульсов с возðàстàющей àмплèтудой (рис. 3, а) [1, 8, 11, 14, 17, 18, 21]. Пðè ýòîм длèтельíость èмпульсов è длèтельíость пàуз между íèмè в пðоцессе èзмеðеíèя ВАХ остàют- ся постояííымè. Пðè èзмеðеíèè ВАХ тðехэлеê- тðодíого ПП тàêой метод пðедусмàтðèвàет по- дàчу èмпульсíых воздействèй êàê íà его вход- íые цепè, тàê è íà выходíые. Модèфèêàцèей опèсàííого методà является метод, соглàсíо êотоðому àмплèтудà воздейству- ющèх èмпульсов в пðоцессе èзмеðеíèя ВАХ вà- ðьèðуется в случàйíом поðядêе в пðеделàх зà- дàííîãî ïîëьзîâàòåëåм дèàïàзîíà (ðèñ. 3, б). Тàêой метод èспользуется для эêспеðèмеíтàль- íого подбоðà пàðàметðов èмпульсíых воздей- ствèй [1]. Импульсíые методы, êàê è íепðеðывíые, èс- пользуются пðè тестèðовàíèè ПП, ВАХ êото- ðых èмеет учàстêè с отðèцàтельíым дèффеðеí- цèàльíым сопðотèвлеíèем. В этом случàе êàж- дому èзмеðèтельíому èмпульсу пðедшеству- ет отпèðàющèй èмпульс большей àмплèтуды (ðèñ. 3, в) [21]. Импульсíый метод èзмеðеíèя тàêже íàходèт свое пðèмеíеíèе в спецèàлèзèðовàííых пðè- стàвêàх, позволяющèх èзмеðять è íàблюдàть íà эêðàíе осцèллогðàфà сеðèè ВАХ, получеííые с пðèмеíеíèем èмпульсíой модуляцèè пèлообðàз- íого èлè сèíусоèдàльíого воздействующего сèг- íàëà ãåíåðàòîðà (ðèñ. 3, г) [19]. Импульсíые методы èзмеðеíèя ВАХ шèðо- êо ðàспðостðàíеíы è ðеàлèзовывàются, êàê пðà- вèло, êомпьютеðíымè сèстемàмè. Рàзíые сèсте- мы èзмеðеíèя позволяют фоðмèðовàть èмпульс- íые последовàтельíостè с ðàзлèчíой длèтельíо- стью èмпульсов è пàуз между íèмè (от íесêоль- êèх сотеí íàíосеêуíд до едèíèц мèллèсеêуíд). Одíàêо сðедè зàðубежíых è отечествеííых пу- блèêàцèй достàточíо сложíо íàйтè ðàботы, в êотоðых дàвàлèсь бы одíозíàчíые è íепðотè- воðечèвые ðеêомеíдàцèè по выбоðу пàðàметðов èмпульсíой последовàтельíостè для íàèболее эффеêтèвíого èзмеðеíèя ВАХ. Посêольêу ðàз- лèчíые ПП облàдàют ðàзлèчíымè фèзèчесêè- мè свойствàмè, пàðàметðы èмпульсíой последо- вàтельíостè, пðèемлемые для одíèх ПП, могут быть íеэффеêтèвíымè для дðугèх. Нàпðèмеð, пðè èзмеðеíèè ВАХ быстðодействующего пðè- боðà выбðàííàя длèтельíость èмпульсà может быть èзбыточíой, что пðèведет ê èзлèшíему сà- моðàзогðеву ПП. Помèмо длèтельíостè èмпуль- сà эффеêтèвíость пðоцессà èзмеðеíèя ВАХ èм- пульсíым методом тàêже зàвèсèт от длèтельíо- стè пàузы, посêольêу оíà оêàзывàет íепосðед- ствеííое влèяíèе íà длèтельíость всего пðоцес- сà èзмеðеíèя è íà велèчèíу сàмоðàзогðевà ПП. Тàê, в зàвèсèмостè от тепловых свойств тестèðу- емого ПП выбðàííàя длèтельíость пàуз между воздействующèмè èмпульсàмè может оêàзàться íедостàточíой для полíого остывàíèя полупðо- водíèêового êðèстàллà ê момеíту пðèходà сле- дующего èмпульсà, что пðèведет ê íàêоплеíèю òåïëà â ñòðóêòóðå ПП [33—35]. Тàêèм обðàзом, с точêè зðеíèя сíèжеíèя сà- моðàзогðевà ПП è умеíьшеíèя èíтеíсèвíостè зàхвàтà íосèтелей èмпульсíые методы позволя- ют осуществлять èзмеðеíèе ВАХ более эффеê- Рèñ. 3. Фîðмы èзмåðèòåëьíыõ âîздåéñòâèé, ïðèêëà- дывàемых ê ПП в соответствèè с èмпульсíымè мето- дàмè èзмеðеíèя ВАХ АА А А t t t t в) à) б) г) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 7 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ тèвíо, чем íепðеðывíые, в особеííостè пðè èс- пользовàíèè быстðодействующèх êомпьютеðè- зèðовàííых èзмеðèтельíых сèстем. Нà ðешеíèе зàдàчè выбоðà длèтельíостè èм- пульсов è длèтельíостè пàуз между íèмè íà- пðàвлеí àдàптèвíый метод èзмеðеíèя ВАХ, ïðåдëîжåííыé â [36] è ïîзâîëÿющèé àâòîмàòè- чесêè выбèðàть èх велèчèíу èсходя èз èíдèвè- дуàльíых свойств тестèðуемого ПП. Адàптèвíый метод позволяет соêðàтèть длèтельíость èзмеðе- íèй è умеíьшèть сàмоðàзогðев ПП. Комбинированные методы: ïðè èзмåðåíèè ВАХ íà ПП подàется последовàтельíость èз- меðèтельíых èмпульсов ðàзлèчíой àмплèтуды, пðèчем подàвàемый хотя бы íà одèí èз элеêтðо- дов сèгíàл íепðеðывеí во вðемеíè. Одíèм èз пðèмеðов èспользовàíèя êомбèíèðовàííых ме- тодов является èзмеðеíèе ВАХ тðехэлеêтðодíого ПП, пðедстàвляющей собой фуíêцèю двух пà- ðàметðов, одèí èз êотоðых вàðьèðуется, à вто- ðой остàется постояííым. Нàпðèмеð, пðè сíя- тèè сеðèè выходíых хàðàêтеðèстèê тðàíзèсто- ðà пèтàющèе воздействèя Ап в выходíой цепè тðàíзèстоðà могут пðедстàвлять собой èмпульсы с вàðьèðуемой àмплèтудой, à постояííое упðàв- ляющее воздействèе Ау во входíой цепè — íе- пðеðывíый сèгíàл (рис. 4). Тàêèе êомбèíèðо- âàííыå мåòîды îïèñàíы â [4, 11, 37]. Еще одíèм пðèмеðом êомбèíèðовàííых ме- тодов èзмеðеíèя ВАХ являются вышеупомяíу- òыå мåòîды ñ òîчêîé ïîêîÿ Q-point [1, 5—7], отíосèтельíо êотоðой пðè èзмеðеíèè ВАХ фоð- мèðуется àмплèтудà èзмеðèтельíых èмпульсов. Тàêèм обðàзом, элеêтðèчесêèй сèгíàл, воздей- ствующèй íà ПП, является íепðеðывíым во вðемеíè è в то же вðемя íосèт èмпульсíый хà- ðàêтеð (рис. 5, а). Пðè èзмеðеíèè тàêèм мето- дом ВАХ тðехэлеêтðодíых ПП (íàпðèмеð, вы- ходíых хàðàêтеðèстèê тðàíзèстоðà) фоðмà пè- тàющèх воздействèй Ап в выходíой цепè тðàí- зèстоðà может быть íепðеðывíой, à упðàвляю- щèх воздействèй Ау во входíой цепè — èмпульс- íой (ðèс. 5, б) [9]. Необходèмость в тàêèх методàх èзмеðеíèя обусловлеíà влèяíèем íà хàðàêтеðèстèêè ПП эффеêтà зàхвàтà íосèтелей тоêà. Степеíь этого влèяíèя пðопоðцèоíàльíà велèчèíе постояííого элеêтðèчесêого сèгíàлà, воздействующего íà ПП, поэтому хàðàêтеðèстèêè одíого è того же ПП в ðàзлèчíых ðежèмàх его ðàботы могут отлèчàть- ся [1, 5, 10]. Соответствеííо, ВАХ, èзмеðеííàя пðè одíом ðежèме ðàботы ПП, может íедостàточ- íо точíо хàðàêтеðèзовàть его ðàботу в дðугом ðе- жèме в состàве êàêого-лèбо устðойствà. Этà осо- беííость может быть вàжíà пðè подбоðе ПП для усèлèтельíых êàсêàдов, пðе дусмàтðèвàющèх его ðàботу в зàдàííом àêтèвíом ðежèме. Поэтому для получеíèя ВАХ, мàêсèмàльíо точíо хàðàê- теðèзующей тот ðежèм ðàботы ПП, в êотоðом оí будет ðàботàть в êоíечíом устðойстве, èсполь- зуют êомбèíèðовàííые методы èзмеðеíèя с точ- êой поêоя. В этом случàе постояííое смещàющее âîздåéñòâèå Q-point ïîзâîëÿåò ïîддåðжèâàòь èí- теíсèвíость зàхвàтà íосèтелей в стðуêтуðе ПП íà зàдàííом уðовíе, à êоðотêèе èзмеðèтельíые èмпульсы — достèчь меíьшего сàмоðàзогðевà ПП по сðàвíеíèю с íепðеðывíымè методàмè. Измеðеíèя ВАХ тàêèмè методàмè èспользуются тàêже для êолèчествеííой оцеíêè èíтеíсèвíо- Рèс. 4. Фоðмà èзмеðèтельíых воздействèй для сíя- тèя сеðèй выходíых хàðàêтеðèстèê тðàíзèстоðà êом- бèíèðовàííым методом Ау Ап t t Рèс. 5. Фоðмà элеêтðèчесêèх сèгíàлов, воздействующèх íà двухэлеêтðодíый (а) è тðехэлеêтðодíый (б) ПП пðè èзмеðеíèè ВАХ êомбèíèðовàííым методом с точêой поêоя Ап А t t t à) б) АуQ-point Q-point Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 8 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ стè зàхвàтà íосèтелей в ПП по велèчèíе отêло- íеíèя èзмеðеííых хàðàêтеðèстèê [1, 4, 5, 12]. Тàêèм обðàзом, с точêè зðеíèя влèяíèя íà сà- моðàзогðев èсследуемого ПП êомбèíèðовàííые методы èзмеðеíèя ВАХ зàíèмàют пðомежуточ- íое место между íепðеðывíымè è èмпульсíы- мè, посêольêу пðоцесс èзмеðеíèя осуществля- ется пðè темпеðàтуðе, опðеделяемой велèчèíой постояííой состàвляющей воздействующего сèг- íàлà. Подобíо èмпульсíым, эффеêтèвíость êом- бèíèðовàííых методов èзмеðеíèя существеííо зàвèсèт от выбоðà пàðàметðов èзмеðèтельíой èмпульсíой последовàтельíостè, à тàêже степе- íè èх соответствèя èíдèвèдуàльíым свойствàм èсследуемого ПП. Êлассификация по состоянию исследуемого прибора во время измерений Немàловàжíым êлàссèфèêàцèоííым пðèзíà- êом, хàðàêтеðèзующèм влèяíèе дестàбèлèзèðу- ющèх фàêтоðов, является то, в êàêом состояíèè íàходèтся èсследуемый ПП во вðемя èзмеðеíèя ВАХ: â ïðîèзâîëьíîм, èзîòåðмèчåñêîм, èзîдè- íàмèчесêом èлè одíовðемеííо в èзотеðмèчесêом è èзодèíàмèчесêом состояíèè. Методы с произвольным состоянием ПП: â пðоцессе èзмеðеíèя ВАХ íе пðедотвðàщàется íè сàмоðàзогðев тестèðуемого пðèбоðà, íè зàхвàт íосèтелей тоêà в его стðуêтуðе. К тàêèм мето- дàм отíосятся íепðеðывíые методы èзмеðеíèя ВАХ, à тàêже èмпульсíые è êомбèíèðовàííые методы в тех случàях, êогдà пàðàметðы фоðмè- ðуемой èзмеðèтельíой èмпульсíой последовà- тельíостè зàдàются без учетà èíеðцèоííых è те- пловых свойств тестèðуемого ПП. Тàêèе íесоот- ветствèя могут пðèводèть êàê ê сàмоðàзогðеву ПП, тàê è ê зàхвàту íосèтелей тоêà. Методы с изотермическим состоянием ПП: пðè èзмеðеíèè ВАХ темпеðàтуðà ПП остàется пðèблèзèтельíо íà одíом è том же уðовíе блà- годàðя èспользовàíèю êоðотêèх èмпульсíых èз- меðèтельíых воздействèй. Очевèдíо, что èзотеð- мèчесêое состояíèе ПП могут обеспечèть толь- êо èмпульсíые è êомбèíèðовàííые методы èз- меðеíèя ВАХ пðè условèè пðàвèльíого выбоðà пàðàметðов èзмеðèтельíой èмпульсíой последо- вàтельíостè è èспользовàíèè быстðодействую- щèх èзмеðèтельíых сèстем для èх ðеàлèзàцèè. Методы с изодинамическим состоянием ПП: пðè èзмеðеíèè ВАХ зàðяд, íàêàплèвàемый в его стðуêтуðе в ðезультàте зàхвàтà íосèтелей, остà- ется íеèзмеííым. Кàê è èзотеðмèчесêое, èзо- дèíàмèчесêое состояíèе ПП достèгàется путем èспользовàíèя êоðотêèх воздействующèх èм- пульсов è может ðеàлèзовывàться тольêо èм- пульсíымè è êомбèíèðовàííымè методàмè. В зàвèсèмостè от выбоðà пàðàметðов этèх воздей- ствèй èмпульсíые методы допусêàют возмож- íость пðедотвðàщеíèя зàхвàтà íосèтелей тоêà, в то вðемя êàê êомбèíèðовàííые методы позво- ляют лèшь поддеðжèвàть его èíтеíсèвíость íà зàдàííом уðовíе. Методы, предусматриваþщие одновременно и изотермическое, и изодинамическое состояние ПП в пðоцессе èзмеðеíèя ВАХ, соответствеííо, пðедполàгàют постояíство êàê темпеðàтуðы, тàê è зàхвàтà íосèтелей тоêà в его стðуêтуðе, è яв- ляются íàèболее эффеêтèвíымè. Êлассификация по использованию математической обработки результатов измерений Сðедè всех методов èзмеðеíèя ВАХ, íезàвè- сèмо от хàðàêтеðà подàвàемых воздействèй èлè состояíèя ПП, можíо выделèть методы с мàте- мàтèчесêой обðàботêой ðезультàтов èзмеðеíèй è без тàêовой. Под мàтемàтèчесêой обðàботêой поíèмàется осуществлеíèе любых мàтемàтèче- сêèх опеðàцèй íàд ðезультàтàмè èзмеðеíèй с целью получеíèя ВАХ. Кàê пðàвèло, тàêèе вы- чèслеíèя пðедстàвляют собой лèбо мàтемàтèче- сêую êоððеêцèю èзмеðеííых велèчèí, лèбо стà- тèстèчесêую обðàботêу ðезультàтов èзмеðеíèя. Нàпðèмеð, в [6] опèсывàется êомбèíèðовàí- íый метод èзмеðеíèя ВАХ, соглàсíо êотоðому для получеíèя êàждой точêè ВАХ íà ПП подà- ется íесêольêо одèíàêовых èзмеðèтельíых воз- действèй, èзмеðяются отêлèêè пðèбоðà íà íèх, после чего вычèсляется сðедíее зíàчеíèе èзме- ðåííыõ âåëèчèí. В [23] îïèñыâàåòñÿ мåòîд мà- темàтèчесêой êоððеêцèè ВАХ тðàíзèстоðà, под- веðжеííой èсêàжеíèям вследствèе его сàмоðà- зогðевà. Тàêже èзвестíы методы, пðедусмàтðè- вàющèе получеíèе ВАХ двухэлеêтðодíого ПП путем ее мàтемàтèчесêого вычèслеíèя по èзме- ðеííым пàðàметðàм [25]. Достоèíство методов с мàтемàтèчесêой об- ðàботêой ðезультàтов èзмеðеíèй зàêлючàется в том, что пðèмеíеíèе мàтемàтèчесêого àппàðà- тà в íеêотоðых случàях позволяет êомпеíсèðо- вàть погðешíостè èзмеðеíèй è повысèть досто- веðíость ðезультàтов без èспользовàíèя доðо- гостоящèх пðецèзèоííых àппàðàтíых сðедств. Кàê пðàвèло, тàêèе методы èзмеðеíèя ВАХ ðе- àлèзовывàются с пðèмеíеíèем êомпьютеðèзèðо- вàííых èзмеðèтельíых сèстем. Âыводы Соглàсíо пðедложеííой êлàссèфèêàцèоííой схеме, методы èзмеðеíèя ВАХ полупðоводíèêо- вых пðèбоðов можíо êлàссèфèцèðовàть по сте- пеíè àвтомàтèзàцèè, хàðàêтеðу подàвàемых воз- действèй, по состояíèю èсследуемого ПП во вðе- мя èзмеðеíèй è по èспользовàíèю мàтемàтèче- сêой обðàботêè ðезультàтов èзмеðеíèй. В ðезультàте àíàлèзà существующèх мето- дов èзмеðеíèя ВАХ ПП устàíовлеíо, что с точ- êè зðеíèя тàêèх êðèтеðèев, êàê длèтельíость пðоцессà èзмеðеíèя è степеíь его àвтомàтèзà- цèè, à тàêже èíтеíсèвíость сàмоðàзогðевà ПП пðè èзмеðеíèях, íàèболее эффеêтèвíымè явля- ются àвтомàтèзèðовàííые èмпульсíые методы, пðè êотоðых ПП íàходèтся в èзотеðмèчесêом è èзодèíàмèчесêом состояíèè. Тàêèе методы, êàê Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 9 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ пðàвèло, ðеàлèзовывàются быстðодействующè- мè êомпьютеðíымè сèстемàмè èзмеðеíèя ВАХ с осуществлеíèем мàтемàтèчесêой обðàботêè ðе- зультàтов èзмеðеíèй. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ 1. Parker A., Rathmell J., Scott J. Pulsed measurements.— Boca Raton: CRC Press, Inc., 2003. 2. Parker A., Scott J., Rathmell J., Sayed M. Determining timing for isothermal pulsed-bias S-parameter measurements // IEEE MTT-S International Symposium Digest.— USA, San Francisco.— 1996.— P. 1707—1710. 3. Seok J., Roblin P., Sunyoung L. Pulsed-IV pulsed- RF measurements using a large signal network analyzer // ARFTG Conference Digest 65th.— USA, Cincinnati.— 2005.— P. 26—32. DOI: 10.1109/ARFTGS.2005.1500578 4. Rathmell J., Parker A. Characterizing charge trapping in microwave transistors // SPIE Proceedings. Vol. 6035: Microelectronics: Design, Technology, and Packaging II.— 2006.— 9 ð. DOI: 10.1117/12.638348 5. Scott J., Rathmell J., Parker A., Sayed M. Pulsed device measurements and applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques.— 1996.— Vol. 44, N 12.— P. 2718—2723. 6. Baylis C., Dunleavy L. Performing and analyzing pulsed current-voltage measurements // High Frequency Electronics.— 2004.— Vol. 3, N 5.— P. 64—69. 7. Hulbert P. Dual channel pulse testing simplifies RF transistor characterization // Keithley whitepaper.— 2008.— Vol. 9.— P. 1—5. 8. Pat. 7616014 USA. Pulsed I-V measurement method and apparatus / Gregory Sobolewski.— 10.11.2009. 9. Pat. 7280929 USA. Method and apparatus for pulse I-V semiconductor measurements / Yuegang Zhao.— 09.10.2007. 10. Harris H., Laskar J., Nuttinck S. Engineering support for high power density gallium nitride microwave transistors / Georgia Institute of Technology.— Atlanta, 2001. 11. Pat. 7230444 USA. Method for measuring characteristics of FETs / Noboru Saito.— 12.06.2007. 12. Keithley Instruments. Pulsed Characterization of Charge-Trapping Behavior in High k Gate Dielectrics. http://www.keithley.com/data?asset=50323. (10.09.2012) 13. Keithley Instruments. Wafer Level Reliability Systems http://www.keithley.com/data?asset=52574. (11.09.2012) 14. Глèíчеíêо А. С., Егоðов Н. М., Комàðов В. А., Сàðàфàíов А. В. Исследовàíèе пàðàметðов è хàðàêтеðèстèê полупðоводíèêовых пðèбоðов с пðèмеíеíèем èíтеðíет- òåõíîëîãèé.— Мîñêâà: ÄМÊ Пðåññ, 2008. 15. Pat. 5406217 USA. Method of measuring the current-voltage characteristics of a DUT / Satoshi Habu.— 11.04.1995. 16. Pat. 148037 Poland. Sposób pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych przyrządów pólprzewodnikowych, zwlaszcza tranzystorów / Jerzy Kuchta, Henryk Rzepa.— 15.06.1987. 17. Kaczinsky J., Newman D., Gaggl R. Aspects of high power probing // IEEE Semiconductor Wafer Test Workshop.— USA, San Diego.— 2011. 18. Êóдðåâàòыõ Е. Ф. Вèðòóàëьíыé èзмåðèòåëь âîëьò- àмпеðíых хàðàêтеðèстèê полупðоводíèêовых пðèбоðов АСС-4211 // Êîíòðîëьíî-èзмåðèòåëьíыå ïðèбîðы è ñè- ñòåмы.— 2002.— ¹ 1.— C. 17—19. 19. Pat. 1227113 GB. Improvements in or relating to apparatus for measuring and displaying current-voltage characteristics / NEC Limited.— 07.04.1971. 20. А. с. 1095114 СССР. Óстðойство для èсследовàíèя вольт-àмпеðíых хàðàêтеðèстèê полупðоводíèêовых пðèбо- ðîâ / М.А.Лÿêàñ, А.Н.Пðèâèòåíь.— 30.05.1984. 21. Pat. 1464968 EU. A method for determining the current-voltage characteristic of snap-back device / Natarajan Mahadeva.— 06.10.2004. 22. Пàò. 2024031 Рîññèè. Óñòðîéñòâî дëÿ èзмåðåíèÿ ïà- ðàмåòðîâ ïîëóïðîâîдíèêîâыõ ïðèбîðîâ ñ S-îбðàзíîé ВАХ / Н.Г. Чåðíîбðîâèí, М.Н. Пèãàíîâ.— 30.11.1994. 23. Pat. 8108175 USA. Method for determining self-heating free I-V characteristics of a transistor / Oiang Chen, Zhi-Yuan Wu.— 31.01.2012. 24. Pat. 2896168 USA. Transistor characteristic curve tracers / Donald E. Thomas.— 21.07.1959. 25. А. ñ. 894613 СССР. Сïîñîб îïðåдåëåíèÿ âîëьòàм- ïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè дâóõïîëюñíèêà / Êóêóшêèí В.В., Сîëÿêîâ В.Н.— 30.12.1981. 26. Pat. 4456880 USA. I-V curve tracer employing parametric sampling / Warner T., Cox C.— 26.06.1984. 27. Pat. 4467275 USA. DC characteristics measuring system / Koichi Maeda, Haruo Ito.— 21.08.1984. 28. International Rectifier. Application Note AN-957. Measuring HEXFET MOSFET Characteristics http://www. irf.com/technical-info/appnotes/an-957.pdf. (12.10.2011) 29. Еðмолеíêо Е.А., Боíдàðеíêо А.Ф. Компьютеðíàя сèстемà для èзмеðеíèя вольт-àмпеðíых хàðàêтеðèстèê по- ëóïðîâîдíèêîâыõ ïðèбîðîâ ñ óдàëåííым дîñòóïîм // Òð. 14-é МНПÊ«СИЭÒ-2013». Ò. I.— Óêðàèíà, ã. Одåññà.— 2013.— С. 113—114. 30. Сêâîðцîâ С. Выñîêîïðîèзâîдèòåëьíыå èзмåðèòåëьíî- пèтàющèе устðойствà êомпàíèè Кейтлè для тестèðовàíèя ýëåêòðîííыõ êîмïîíåíòîâ è èíòåãðàëьíыõ ñõåм // Chip- News.— 2005.— ¹ 7.— С. 30—32. 31. Agilent Technologies. E5260A 8 Slot High speed Measurement Mainframe http://cp.literature.agilent.com/ litweb/pdf/5989-1356EN.pdf. (19.03.2012) 32. Agilent Technologies. B1530A Waveform Generator Fast Measurement Unit http://cp.literature.agilent.com/ litweb/pdf/5989-8378EN.pdf. (10.09.2011) 33. Äàâèдîâ П. Ä. Аíàëèз è ðàñчåò òåïëîâыõ ðåжèмîâ ïîëóïðîâîдíèêîâыõ ïðèбîðîâ.— Мîñêâà: Эíåðãèÿ, 1967. 34. Чåбîâñêèé О. Г., Мîèñååâ Л. Г., Нåдîшèâèí Р. П. Сèловые полупðоводíèêовые пðèбоðы. Спðàвочíèê.— Мîñêâà: Эíåðãîàòîмèздàò, 1985. 35. Òóãîâ Н. М., Гëåбîâ Б. А., Чàðыêîâ Н. А. Пîëóïðîâîдíèêîâыå ïðèбîðы.— Мîñêâà: Эíåðãîàòîмèздàò, 1990. 36. Пàò. 96998 Óêðàїíè. Сïîñіб àâòîмàòèзîâàíîãî âèмі- ðюâàííÿ âîëьò-àмïåðíèõ õàðàêòåðèñòèê íàïіâïðîâідíèêî-íèêо- âèõ ïðèëàдіâ. / О. Ф. Бîíдàðåíêî, Є. О. Єðмîëåíêî.— 2011.— Бюл. № 24. 37. Pat. 2004/034071 GB. Semiconductor monitoring instrument / Ladbrooke Peter, Goodship Neil.— 22.04.2004. Äата поступления рукописи в редакциþ 24.12 2013 г. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 10 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ Iе. O. IERMOLENKO Ukraine, Alchevsk, Donbas State Technical University E-mail: ermolenkoea@gmail.com CLASSIFICATION OF METHODS FOR MEASURING CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTICS OF SEMICONDUCTOR DEVICES It is shown that computer systems for measuring current-voltage characteristics are very important for semi- conductor devices production. The main criteria of efficiency of such systems are defined. It is shown that efficiency of such systems significantly depends on the methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices. The aim of this work is to analyze existing methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices and to create the classification of these methods in order to specify the most effective solutions in terms of defined criteria. To achieve this aim, the most common classifications of methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices and their main disadvantages are considered. Automated and manual, continuous, pulse, mixed, isothermal and isodynamic methods for measuring current-voltage characteristics are analyzed. As a result of the analysis and generalization of existing methods the next classification criteria are defined: the level of automation, the form of measurement signals, the condition of semiconductor device during the measurements, and the use of mathematical processing of the measurement results. With the use of these crite- ria the classification scheme of methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices is composed and the most effective methods are specified. Keywords: current-voltage characteristic, semiconductor device, method of measurement, classification. Є. О. ЄРМОЛЕНКО Óêðàїíà, м. Аëчåâñьê, Äîíбàñьêèé дåðжàâíèé òåõíічíèé óíіâåðñèòåò E-mail: ermolenkoea@gmail.com КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТОДІВ ВИМІРЮВАННЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ПРИЛАДІВ Проведено аналіз та узагальнено методи вимірþвання вольт-амперних характеристик (ВАХ) напівпровідникових приладів. Виділено їх основні класифікаційні ознаки та складено класифікаціþ, з використанням якої визначено найбільш ефективні методи вимірþвання ВАХ з точки зору сформульо- ваних в роботі критеріїв (тривалість процесу вимірþвання та ступінь його автоматизації, а також інтенсивність саморозігріву напівпровідникових структур при вимірþваннях). Клþчові слова: вольт-амперна характеристика, напівпровідниковий прилад, метод вимірþвання, класифікація. REFERENCES 1. Parker A., Rathmell J., Scott J. Pulsed measurements, Boca Raton, CRC Press, Inc., 2003. 2. Parker A., Scott J., Rathmell J., Sayed M. Determining timing for isothermal pulsed-bias S-parameter measurements. IEEE MTT-S International Symposium Digest, USA, San Francisco, 1996, ðð. 1707—1710. 3. Seok J., Roblin P., Sunyoung L. Pulsed-IV pulsed-RF measurements using a large signal network analyzer. ARFTG Conference Digest 65th, USA, Cincinnati, 2005, ðð. 26—32. DOI: 10.1109/ARFTGS.2005.1500578 4. Rathmell J., Parker A. Characterizing charge trapping in microwave transistors. SPIE Proceedings, vol. 6035: Microelectronics: Design, Technology, and Packaging II, 2006, 9 ð. DOI: 10.1117/12.638348 5. Scott J., Rathmell J., Parker A., Sayed M. Pulsed device measurements and applications. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1996, vol. 44, no 12, pp. 2718—2723. 6. Baylis C, Dunleavy L. Performing and analyzing pulsed current-voltage measurements. High Frequency Electronics, 2004, vol. 3, no 5, pp. 64—69. 7. Hulbert P. Dual channel pulse testing simplifies RF transistor characterization. Keithley whitepaper, 2008, vol. 9, pp. 1—5. 8. USA patent 7616014. Pulsed I-V measurement method and apparatus, Gregory Sobolewski, 10.11.2009. 9. USA patent 7280929. Method and apparatus for pulse I-V semiconductor measurements. Yuegang Zhao, 09.10.2007. 10. Harris H., Laskar J., Nuttinck S. Engineering support for high power density gallium nitride microwave transistors. Georgia Institute of Technology, Atlanta, 2001, 119 p. 11. USA patent 7230444. Method for measuring characteristics of FETs, Noboru Saito 12.06.2007. 12. Keithley Instruments. Pulsed Characterization of Charge-Trapping Behavior in High k Gate Dielectrics. Available at: http://www.keithley.com/data?asset=50323. (10.09.2012) 13. Keithley Instruments. Wafer Level Reliability Systems. Available at: http://www.keithley.com/data?asset=52574. (11.09.2012) 14. Glinchenko A. S., Egorov N. M., Komarov V. A., Sarafanov A. V. Issledovanie parametrov i kharakteristik DOI: 10.15222/TKEA2014.2-3.03 UDC 621.317: 621.3.08 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 11 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ poluprovodnikovykh priborov s primeneniem internet- tekhnologii [Research of parameters and characteristics of semiconductor devices with the use of Internet technologies] Moscow, DMK Press, 2008, 352 p. (in Russian) 15. USA patent 5406217. Method of measuring the current-voltage characteristics of a DUT. Satoshi Habu, 11.04.1995. 16. Poland patent 148037. Sposуb pomiaru charakterystyk prądowo-napięciowych przyrządуw pуlprzewodnikowych, zwlaszcza tranzystorуw, Jerzy Kuchta, Henryk Rzepa 15.06.1987. 17. Kaczinsky J., Newman D., Gaggl R. Aspects of high power probing. IEEE Semiconductor Wafer Test Workshop, USA, San Diego, 2011. 18. Kudrevatykh E. F. [Virtual meter ACC-4211 for measurement of current-voltage characteristics of semiconductor devices] Kontrol'no-izmeritel'nye pribory i sistemy, 2002, no 1, pp. 17—19 (in Russian) 19. GB patent 1227113. Improvements in or relating to apparatus for measuring and displaying current-voltage characteristics, NEC Limited, 07.04.1971. 20. USSR patent 1095114. [An apparatus for the study of semiconductor devices current-voltage characteristics] M.A.Lyakas, A.N.Priviten', 30.05.1984. 21. EU patent 1464968. A method for determining the current-voltage characteristic of snap-back device. Natarajan Mahadeva, 06.10.2004. 22. RU patent 2024031. [Device for measuring the parameters of semiconductor devices with an S-shaped CVC] N.G. Chernobrovin, M.N. Piganov, 30.11.1994. 23. USA patent 8108175. Method for determining self- heating free I-V characteristics of a transistor. Oiang Chen, Zhi-Yuan Wu, 31.01.2012. 24. USA patent 2896168. Transistor characteristic curve tracers. Donald E. Thomas, 21.07.1959. 25. USSR patent 894613. [A method for determining the two-pole voltage-current characteristic] Kukushkin V.V., Solyakov V.N., 30.12.1981. 26. USA patent 4456880. I-V curve tracer employing parametric sampling. Warner T., Cox C., 26.06.1984. 27. USA patent 4467275. DC characteristics measuring system. Koichi Maeda, Haruo Ito, 21.08.1984. 28. International Rectifier. Application Note AN-957. Measuring HEXFET MOSFET Characteristics. Available at: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-957. pdf. (12.10.2011) 29. Iermolenko I. O., Bondarenko O. F. Remote-access computer system for measurement of the current-voltage characteristics of semiconductor devices. Proc. of the 14th Int. sc.-pract. conf. «Modern information and electronic technologies», Ukraine, Odessa, 2013, vol. I, pp. 113—114 (in Russian) 30. Skvortsov S. [High-performance measurement and power supply units of Keithley Instruments for electronic components and IC testing] Chip-News, 2005, no 7, pp. 30—32 (in Russian) 31. Agilent Technologies. E5260A 8 Slot High speed Measurement Mainframe. Available at: http://cp.literature. agilent.com/litweb/pdf/5989-1356EN.pdf. (19.03.2012) 32. Agilent Technologies. B1530A Waveform Generator Fast Measurement Unit. Available at: http://cp.literature. agilent.com/litweb/pdf/5989-8378EN.pdf. (10.09.2011) 33. Davidov P. D. [Analysis and calculation of thermal modes of semiconductor devices] Moscow, Energiya, 1967, 144 p. (in Russian) 34. Chebovskii O. G., Moiseev L. G., Nedoshivin R. P. [Power semiconductor devices. Reference book] Moscow, Energoatomizdat, 1985, 401 p. (in Russian) 35. Tugov N. M., Glebov B. A., Charykov N. A. [Semiconductor devices] Moscow, Energoatomizdat, 1990, 576 p. (in Russian) 36. UA patent 96998 [A method of automated measurement of current-voltage characteristics of semiconductor devices] O. F. Bondarenko, Ye. O. Yermolenko, 2011, bul. no 24. 37. GB patent 2004/034071. Semiconductor monitoring instrument. Ladbrooke Peter, Goodship Neil, 22.04.2004. ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È Åфименко À. À. Проектирование меæблочных ýлектрических соединений ýлектронных средств в базовых несуùих конструкциях.— Îдесса: По- литехпериодика, 2013. В êíèге ðàссмàтðèвàются вопðосы пðоеêтèðовàíèя межблочíых элеêтðèчесêèх соедèíеíèй в элеêтðоííой àппàðàтуðе, создàвàемой с èспользовàíèем бàзовых íесущèх êоíстðуêцèй (БНК). Пðèводèтся êлàссèфèêàцèя è хàðàêтеðèстèêà совðемеííых тèпов элеêтðèчесêèх соедèíеíèй è БНК, фоðмàлèзовàíы зàдàчè èх пðоеêтèðовàíèя. Большое вíèмàíèе уделеíо методàм è сðедствàм пðоеêтèðовàíèя межблочíых элеêтðèчесêèх соедèíеíèй è БНК, à тàêже вопðосàм создàíèя моделей è àлгоðèтмов пðоеêтèðовàíèя. Отдельíо ðàссмотðеíы методы пðоеêтèðовàíèя элеêтðомоíтàжà с èспользовàíèем íепàяíых êоíтàêтíых соедèíеíèй. Рàссмàтðèвàемые методы è моделè — êомпьютеðíо-оðèеíтèðовàííые è пðедполàгàют шèðоêое èспользовàíèе сðедств вычèслèтельíой техíèêè. Кíèгà пðедíàзíàчеíà для ðàзðàботчèêов элеêтðоííых сðедств. Вместе с тем, оíà может быть полезíà студеíтàм è àспèðàíтàм соответствующèх спецèàльíостей.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70548
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	2225-5818
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:23:34Z
publishDate	2014
publisher	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
record_format	dspace
spelling	Ермоленко, Е.А. 2014-11-08T10:16:50Z 2014-11-08T10:16:50Z 2014 Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов / Е.А. Ермоленко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 2-3. — С. 3-11. — Бібліогр.: 37 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.2-3.03 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70548 621.317: 621.3.08 Проведены анализ и обобщение методов измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) полупроводниковых приборов. Выделены их основные классификационные признаки и составлена классификация, с использованием которой определены наиболее эффективные методы измерения ВАХ с точки зрения сформулированных в работе критериев (длительность процесса измерения и степень его автоматизации, а также интенсивность саморазогрева полупроводниковых структур Проведено аналіз та узагальнено методи вимірювання вольт-амперних характеристик (ВАХ) напівпровідникових приладів. Виділено їх основні класифікаційні ознаки та складено класифікацію, з використанням якої визначено найбільш ефективні методи вимірювання ВАХ з точки зору сформульованих в роботі критеріїв (тривалість процесу вимірювання та ступінь його автоматизації, а також інтенсивність саморозігріву напівпровідникових структур при вимірюваннях). It is shown that computer systems for measuring current-voltage characteristics are very important for semiconductor devices production. The main criteria of efficiency of such systems are defined. It is shown that efficiency of such systems significantly depends on the methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices. The aim of this work is to analyze existing methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices and to create the classification of these methods in order to specify the most effective solutions in terms of defined criteria. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Электронные средства: исследования, разработки Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов Класифікація методів вимірювання вольт-амперних характеристик напівпровідникових приладів Classification of methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices Article published earlier
spellingShingle	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов Ермоленко, Е.А. Электронные средства: исследования, разработки
title	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
title_alt	Класифікація методів вимірювання вольт-амперних характеристик напівпровідникових приладів Classification of methods for measuring current-voltage characteristics of semiconductor devices
title_full	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
title_fullStr	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
title_full_unstemmed	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
title_short	Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
title_sort	классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
topic	Электронные средства: исследования, разработки
topic_facet	Электронные средства: исследования, разработки
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70548
work_keys_str_mv	AT ermolenkoea klassifikaciâmetodovizmereniâvolʹtampernyhharakteristikpoluprovodnikovyhpriborov AT ermolenkoea klasifíkacíâmetodívvimírûvannâvolʹtampernihharakteristiknapívprovídnikovihpriladív AT ermolenkoea classificationofmethodsformeasuringcurrentvoltagecharacteristicsofsemiconductordevices

Классификация методов измерения вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов

Institution

Similar Items