RU2498325C1 - Device for measuring capacitance of semiconductor device - Google Patents
Device for measuring capacitance of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2498325C1 RU2498325C1 RU2012110865/28A RU2012110865A RU2498325C1 RU 2498325 C1 RU2498325 C1 RU 2498325C1 RU 2012110865/28 A RU2012110865/28 A RU 2012110865/28A RU 2012110865 A RU2012110865 A RU 2012110865A RU 2498325 C1 RU2498325 C1 RU 2498325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitance
- semiconductor device
- phase shift
- digital converter
- measuring
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля электрофизических параметров полупроводниковых приборов и может быть использовано для измерения емкости любого двухполюсника.The invention relates to measuring equipment, namely to the field of measurement and control of the electrophysical parameters of semiconductor devices and can be used to measure the capacitance of any two-terminal device.
Емкость полупроводниковых приборов отражает их важнейшие электрофизические характеристики, такие как концентрация легирующих примесей, определение глубоких примесных центров, время жизни неосновных носителей и другие характеристики. Поэтому измерение емкости является одним из самых востребованных методов контроля характеристик полупроводниковых МДП-структур,p-n переходов, диодов Шоттки.The capacity of semiconductor devices reflects their most important electrophysical characteristics, such as the concentration of dopants, the determination of deep impurity centers, the lifetime of minority carriers and other characteristics. Therefore, the measurement of capacitance is one of the most popular methods for monitoring the characteristics of semiconductor MIS structures, p-n junctions, Schottky diodes.
Специфика измерения емкости полупроводниковых приборов состоит в том, что к исследуемому прибору помимо малого тестового сигнала измерения емкости, прикладывается постоянное смещение и протекает постоянный ток. Поэтому измеряемая емкость шунтируется генератором постоянного тока, причем постоянный ток может быть намного больше переменного емкостного тока.The specificity of measuring the capacitance of semiconductor devices is that in addition to a small test signal for measuring capacitance, a constant bias is applied to the instrument under study and a direct current flows. Therefore, the measured capacitance is shunted by a direct current generator, and the direct current can be much larger than the alternating capacitive current.
Принцип работы измерителя емкости следующий - на один зажим подается тестовый сигнал переменного тока, со второго зажима снимается и измеряется емкостной ток, далее, зная частоту и амплитуду тестового сигнала, вычисляется емкость. Методы измерения могут быть разные - мостовые, компенсационные.The principle of operation of the capacitance meter is as follows - an AC test signal is applied to one clamp, a capacitive current is removed and measured from the second clamp, then, knowing the frequency and amplitude of the test signal, the capacitance is calculated. Measurement methods can be different - bridge, compensation.
Известно устройство для измерения емкости полупроводников содержащий генератор переменного тестового напряжения, прикладываемое к измеряемому конденсатору Сх, C-V преобразователь, генерирующий напряжение пропорциональное Сх, ключи, усилитель, преобразователь переменного напряжения в постоянное, аналого-цифровой преобразователь (патент Японии №3044568, приоритет 1991-02-26, МПК G01R 27/26, «Direct-reading precision digital capacity meter»). В устройстве для исключения ошибок, вызванных паразитной емкостью на землю и индуктивностью выводов измеряемого конденсатора, на вход C-V преобразователя включена компенсационная R-C цепочка.A device for measuring the capacitance of semiconductors containing an alternating test voltage generator applied to a measured capacitor Cx, a CV converter generating a voltage proportional to Cx, keys, an amplifier, an AC to DC converter, an analog-to-digital converter (Japanese Patent No. 3044568, priority 1991-02 -26, IPC G01R 27/26, “Direct-reading precision digital capacity meter”). In the device for eliminating errors caused by stray capacitance to ground and the inductance of the terminals of the measured capacitor, a compensation R-C circuit is connected to the input of the C-V converter.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.A disadvantage of the known device is that it does not provide a measurement of the capacitance of semiconductor devices with an error of less than 20%, in cases where, along with the capacitance, a direct current flows through the measured device, and the direct current exceeds 10 3 -10 6 times the capacitive alternating current.
Известно техническое решение для измерения характеристик полупроводников содержащее синхронный детектор, генератор и усилитель, в котором введены блоки, позволяющие подавать на вторую клемму испытуемого МДП-конденсатора противофазное напряжение постоянной амплитуды и осуществлять аналоговую обработку сигналов в режиме компенсации (патент РФ №2007739, приоритет от 07.12.1989, МПК G01R 31/26 «Устройство для измерения характеристик полупроводников»). Это позволило повысить устойчивость работы контура обратной связи, поддерживающего постоянный ток через измеряемую емкость полупроводника и уменьшить тестовое напряжение на измеряемой емкости.A technical solution is known for measuring the characteristics of semiconductors containing a synchronous detector, a generator and an amplifier, in which blocks are introduced that allow applying an antiphase voltage of constant amplitude to the second terminal of the tested MIS capacitor and performing analog signal processing in the compensation mode (RF patent No. 20077739, priority date 07.12 .1989, IPC G01R 31/26 "Device for measuring the characteristics of semiconductors"). This made it possible to increase the stability of the feedback loop, which maintains a constant current through the measured capacitance of the semiconductor and to reduce the test voltage on the measured capacitance.
Недостатком известного технического решения является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.A disadvantage of the known technical solution is that it does not provide a measurement of the capacitance of semiconductor devices with an error of less than 20%, in cases where, along with the capacitance, a direct current flows through the measured device, and the direct current exceeds 10 3 -10 6 times the capacitive alternating current.
Известно устройство для измерения емкости в котором для повышения стабильности результатов измерения емкости дополнительно включены усилитель с управляемым усилением, компаратор, промежуточный усилитель, детектор и ключ. (патент Украины №78068, приоритет 2007-02-15, МПК G01R 27/26, «Device for measuring capacity»). Дополнительные элементы позволили исключить зависимость выходного сигнала от параметров высокочастотного усилителя и генератора.A device for measuring capacitance is known in which, to increase the stability of the capacitance measurement results, an amplifier with controlled amplification, a comparator, an intermediate amplifier, a detector, and a key are additionally included. (Ukrainian patent No. 78068, priority 2007-02-15, IPC G01R 27/26, “Device for measuring capacity”). Additional elements made it possible to exclude the dependence of the output signal on the parameters of the high-frequency amplifier and generator.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.A disadvantage of the known device is that it does not provide a measurement of the capacitance of semiconductor devices with an error of less than 20%, in cases where, along with the capacitance, a direct current flows through the measured device, and the direct current exceeds 10 3 -10 6 times the capacitive alternating current.
Известно устройство для измерения емкости, содержащее генератор переменного тестового напряжения, прикладываемое к измеряемому конденсатору Сх, C-V преобразователь, генерирующий напряжение пропорциональное Сх, полупроводниковые ключи, периодически подключающие на вход усилителя измеряемый и образцовый сигналы, усилитель, аналого-цифровой преобразователь и дисплей (патент JP №63205573, приоритет 1988-08- 25, МПК G01R 27/26, «Direct-reading accurate digital capacity meter»), выбранное в качестве прототипа. В устройстве для исключения ошибок, вызванных дрейфом элементов измерительных цепей, поочередно измеряется сигнал с выхода C-V преобразователя и напряжение тестового сигнала.A device for measuring capacitance is known that contains an alternating test voltage generator applied to a measured capacitor Cx, a CV converter generating a voltage proportional to Cx, semiconductor switches that periodically connect measured and reference signals to the amplifier input, an amplifier, an analog-to-digital converter, and a display (JP patent No. 63205573, priority 1988-08-25, IPC G01R 27/26, “Direct-reading accurate digital capacity meter”), selected as a prototype. In the device for eliminating errors caused by the drift of the elements of the measuring circuits, the signal from the output of the C-V converter and the voltage of the test signal are alternately measured.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает измерение емкости полупроводниковых приборов с ошибкой менее 20%, в случаях, когда наряду с емкостью через измеряемый прибор протекает постоянный ток, причем постоянный ток превышает емкостной переменный ток в 103-106 раз.A disadvantage of the known device is that it does not provide a measurement of the capacitance of semiconductor devices with an error of less than 20%, in cases where, along with the capacitance, a direct current flows through the measured device, and the direct current exceeds 10 3 -10 6 times the capacitive alternating current.
Такой вариант возникает при измерении емкости полупроводниковых приборов, например диодов Шоттки и МДП-структур, через которые при подаче напряжения смещения может протекать постоянный ток до 1 мА, а емкостной ток имеет диапазон (1-1000) нА. Такое соотношение токов получается при следующих параметрах режима измерения: частота тестового сигнала 1 кГц, амплитуда тестового сигнала 10 мВ, диапазон измеряемых емкостей (10-5000) пФ. Применять для разделения постоянного и переменного токов обычные фильтры не удается, так как для этого надо предварительно линейно преобразовать токи в напряжение (например, с помощью резистора). После этого выделить и измерить переменный емкостной ток на фоне большого постоянного тока с ошибкой менее 20% не удается, т.к. для этого нужен измеритель (аналоге-цифровой преобразователь - АЦП) с динамическим диапазоном более 140 дб. Посколько обычно интерес представляет изменения емкости при подаче внешнего воздействия (например, при измерении вольт-фарадной характеристики полупроводниковых приборов), то минимальная скорость измерения составляет 50 Гц. Такие АЦП автору неизвестны.This option occurs when measuring the capacitance of semiconductor devices, for example, Schottky diodes and MOS structures, through which a DC current of up to 1 mA can flow when a bias voltage is applied, and the capacitive current has a range of (1-1000) nA. This current ratio is obtained with the following parameters of the measurement mode: frequency of the test signal 1 kHz, amplitude of the test signal 10 mV, range of measured capacitances (10-5000) pF. Conventional filters cannot be used to separate direct and alternating currents, since for this it is necessary to first linearly convert the currents to voltage (for example, using a resistor). After that, it is not possible to isolate and measure the alternating capacitive current against the background of a large direct current with an error of less than 20%, because To do this, you need a meter (analog-to-digital converter - ADC) with a dynamic range of more than 140 dB. As usually it is of interest to change the capacitance when applying external influence (for example, when measuring the capacitance-voltage characteristics of semiconductor devices), the minimum measurement speed is 50 Hz. Such ADCs are unknown to the author.
Перед авторами ставилась задача разработать устройство, позволяющее измерять емкость полупроводникового прибора при следующих параметрах измерения: частота тестового сигнала измерения емкости 1 кГц, амплитуда тестового сигнала 10 мВ, диапазон измеряемых емкостей 10-5000 пФ, постоянный ток через измеряемый полупроводниковый прибор до 1 мА, минимальная частота измерений 50 Гц.The authors were tasked with developing a device that allows measuring the capacitance of a semiconductor device with the following measurement parameters: frequency of the test signal measuring capacitance 1 kHz, amplitude of the test signal 10 mV, range of measured capacitances 10-5000 pF, direct current through the measured semiconductor device to 1 mA, minimum measurement frequency 50 Hz.
Измерение емкости малым тестовым сигналом дает наиболее правильную информацию об электрофизических характеристиках полупроводниковых приборов.Capacitance measurement with a small test signal gives the most accurate information about the electrophysical characteristics of semiconductor devices.
При названных условиях постоянный ток превышает емкостной ток в 103-106 раз. Измерять надо очень маленький сигнал переменного тока на фоне большой постоянной составляющей. Выделить переменную составляющую тока обычными фильтрами не удается, так как для этого ток надо предварительно преобразовать в напряжение (например, резистором или усилителем в трансимпедансном включении), после такого преобразования переменная составляющая напряжения на выходе цепи будет в 103-106 раз меньше постоянной составляющей и измерить ее с ошибкой менее 20% не удается. Для этого нужен АЦП с динамическим диапазоном более 140 дБ, такие АЦП автору неизвестны.Under these conditions, the direct current exceeds the capacitive current by 10 3 -10 6 times. You need to measure a very small AC signal against a large DC component. It is not possible to isolate the AC component of the current with conventional filters, since for this purpose the current must first be converted to voltage (for example, by a resistor or amplifier in transimpedance switching), after this conversion the AC component of the voltage at the output of the circuit will be 10 3 -10 6 times less than the DC component and it is not possible to measure it with an error of less than 20%. To do this, you need an ADC with a dynamic range of more than 140 dB, the author does not know such ADCs.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для измерения емкости полупроводникового прибора, содержащее полупроводниковый прибор, преобразователь емкость-напряжение, первый аналого-цифровой преобразователь дополнительно включен измеритель фазового сдвига, блок вычисления, блок управления, а преобразователь емкость-напряжение выполнен в виде гиратора электрического импеданса выполняющего преобразование емкости в фазовый сдвиг напряжения, первый аналого-цифровой преобразователь расположен в измерителе фазового сдвига, причем измеритель фазового сдвига выполнен содержащим два синхронных детектора, два фильтра нижних частот, первый аналого-цифровой преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь.The problem is solved in that the device for measuring the capacitance of a semiconductor device containing a semiconductor device, a capacitance-voltage converter, a first analog-to-digital converter is additionally included a phase shift meter, a calculation unit, a control unit, and the capacitance-voltage converter is made in the form of an electric gyrator the impedance that converts the capacitance to a phase shift in voltage, the first analog-to-digital converter is located in the phase shift meter, when than the phase shift meter is made up of two synchronous detectors, two low-pass filters, a first analog-to-digital converter, and a second analog-to-digital converter.
Технический эффект заявляемого технического решения заключается в уменьшении погрешности измерения емкости полупроводникового прибора до 2% при частоте тестового сигнала 1 кГц, амплитуде тестового сигнала 10 мВ, диапазоне измеряемых емкостей 10-5000 пФ и постоянном токе через измеряемый полупроводниковый прибор до 1 мА, минимальная частота измерений 50 Гц.The technical effect of the proposed technical solution consists in reducing the error in measuring the capacitance of a semiconductor device to 2% at a frequency of a test signal of 1 kHz, an amplitude of a test signal of 10 mV, a range of measured capacitances of 10-5000 pF and direct current through a measured semiconductor device to 1 mA, the minimum measurement frequency 50 Hz.
На фиг.1 представлена блок-схема, поясняющая работу заявляемого устройства для измерения емкости полупроводникового прибора, где 1 - полупроводниковый прибор, 2 - гиратор электрического импеданса, 3, 4 - синхронные детекторы, 5, 6 - фильтры нижних частот, 7 - первый аналого-цифровой преобразователь 8 - второй аналого-цифровой преобразователь, 9 - блок вычисления, 10 - блок управления, 11 - измеритель фазового сдвига.Figure 1 presents a block diagram explaining the operation of the inventive device for measuring the capacitance of a semiconductor device, where 1 is a semiconductor device, 2 is an electric impedance gyrator, 3, 4 are synchronous detectors, 5, 6 are low-pass filters, 7 is the first analog -digital converter 8 - the second analog-to-digital converter, 9 - calculation unit, 10 - control unit, 11 - phase shift meter.
На фиг.2 представлена блок-схема гиратора электрического импеданса, где 12 - резистор, 13 - конденсатор, 14 - резистор, 15 - операционный усилитель.Figure 2 presents a block diagram of an electric impedance gyrator, where 12 is a resistor, 13 is a capacitor, 14 is a resistor, 15 is an operational amplifier.
Заявляемое устройство для измерения емкости полупроводникового прибора работает следующим образом:The inventive device for measuring the capacitance of a semiconductor device operates as follows:
Для измерения емкости Сх полупроводникового прибора 1 с блока управления 10 на вход исследуемого полупроводникового прибора 1, подается постоянное напряжение смещения Е и переменное напряжение тестового сигнала измерения емкости с частотой Ft и амплитудой Vt. Протекающий через исследуемый полупроводниковый прибор 1 постоянный и переменный токи поступают на вход гиратора 2 электрического импеданса. Гиратор электрического импеданса - это полупроводниковый эквивалент большой индуктивности, имеющей значение до 1000 Гн и более. Такое значение индуктивности в виде катушки индуктивности физически нереализуемо. Гиратор 2 электрического импеданса содержит резистор 12 и конденсатор 13, соединенные первыми выводами с входом гиратора 2 электрического импеданса, второй вывод резистора 12 соединен с инвертитующим входом и выходом операционного усилителя 15, второй вывод конденсатора 13 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 15 и первым выводом резистора 14, второй вывод которого соединен с нулевой шиной питания, выход операционного усилителя 15 соединен с выходом гиратора 2 электрического импеданса.To measure the capacitance Cx of the semiconductor device 1 from the control unit 10, a constant bias voltage E and an alternating voltage of the test signal for measuring the capacitance with a frequency Ft and amplitude Vt are applied to the input of the studied semiconductor device 1. The direct and alternating currents flowing through the semiconductor device 1 under study are supplied to the input of the electric impedance gyrator 2. An electric impedance gyrator is the semiconductor equivalent of a large inductance, which has a value of up to 1000 H or more. Such an inductance value in the form of an inductor is not physically feasible. The electric impedance gyrator 2 contains a
Постоянный ток протекает через резистор 12 на выход операционного усилителя 15, а переменный ток - через последовательно соединенные конденсатор 13 и резистор 14. Эквивалентная индуктивность гиратора 2 электрического импеданса определяется по формуле:Direct current flows through a
где R12 - сопротивление резистора 12, R14 - сопротивление резистора 14, С13 - емкость конденсатора 13where R12 is the resistance of the
Элементы гиратора 2 электрического импеданса выбираются таким образом, чтобы его индуктивное сопротивление ωt*L>>14, емкость С13>>Сх и R14>>R12, где ωt=круговая частота тестового сигнала, Сх - измеряемая емкость полупроводникового прибора 1. При выполнении этих условий весь переменный ток протекает по цепи конденсатор 13 - резистор 14, а емкость конденсатора 13 не влияет на фазовый сдвиг выходного сигнала гиратора 2 электрического импеданса. Фазовый сдвиг сигнала на выходе гиратора 2 электрического импеданса относительно фазы тестового сигнала определяется значениями измеряемой емкости Сх полупроводникового прибора 1 и постоянного сопротивления резистора 14. Для вычисления емкости Сх фазовый сдвиг на выходе гиратора 2 электрического импеданса измеряется измерителем 11 фазового сдвига. Измеритель 11 фазового сдвига выполнен содержащим синхронный детектор 3 и синхронный детектор 4, фильтр нижних частот 5 и фильтр нижних частот 6, первый аналого-цифровой преобразователь 7 и второй аналого-цифровой преобразователь 8.The elements of the electric impedance gyrator 2 are selected so that its inductive resistance ω t * L >> 14, capacitance C13 >> Cx and R14 >> R12, where ω t = circular frequency of the test signal, Cx is the measured capacitance of the semiconductor device 1. When When these conditions are met, all the alternating current flows through the circuit of the
На синхронный детектор 3 с блока управления 10 подается синфазный сигнал тестовой частоты, а на синхронный детектор 4 с блока управления 10 подается квадратурный сигнал (сдвинутый на 90 градусов) тестовой частоты. Выходные сигналы синхронного детектора 3 и синхронного детектора 4 фильтруются фильтром нижних частот 5 и фильтром нижних частот 6 соответственно. Выходные сигналы, поступающие с фильтра нижних частот 5 и фильтра нижних частот 6, преобразовываются в цифру цифровой сигнал первым аналого-цифровым преобразователем 7 и вторым аналого-цифровым преобразователем 8 соответственно. В результате на выходе первого аналого-цифрового преобразователя 7 получаем код реальной Re компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14, имеющей нулевой фазовый сдвиг, на выходе второго аналого-цифрового преобразователя 8 получаем код мнимой Im компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14, имеющей фазовый сдвиг 90 градусов. Сигналы с выходов первого аналого-цифрового преобразователя 7 и второго аналого-цифрового преобразователя 8 подаются на блок вычисления 9, который вычисляет емкость Сх полупроводникового прибора 1 исходя из следующих соотношений.An in-phase signal of the test frequency is supplied to the synchronous detector 3 from the control unit 10, and a quadrature signal (shifted by 90 degrees) of the test frequency is supplied to the synchronous detector 4 from the control unit 10. The output signals of the synchronous detector 3 and the synchronous detector 4 are filtered by a low-pass filter 5 and a low-pass filter 6, respectively. The output signals from the low-pass filter 5 and the low-pass filter 6 are converted into a digital signal by a first analog-to-digital converter 7 and a second analog-to-digital converter 8, respectively. As a result, at the output of the first analog-to-digital converter 7, we obtain the code of the real Re component of the complex transfer coefficient of the measuring circuit Cx -
Фазовый сдвиг φ цепи Сх - резистор14, как звена фильтра верхних частот, определяется из соотношения:The phase shift φ of the circuit Cx - resistor14, as a high-pass filter unit, is determined from the relation:
где ωt - круговая частота тестового сигнала, Сх - измеряемая емкость полупроводникового прибора 1, R14 - сопротивление резистора 14.where ω t is the circular frequency of the test signal, Cx is the measured capacitance of the semiconductor device 1, R14 is the resistance of the
Измеренный фазовый сдвиг вычисляется как:The measured phase shift is calculated as:
где Im - мнимая, Re - реальная компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14where Im is imaginary, Re is the real component of the complex transfer coefficient of the measuring circuit Cx is
Из (2) и (3) получаем формулу, по которой блок вычисления 9 вычисляет измеряемую емкость Сх полупроводникового прибора 1:From (2) and (3) we obtain the formula by which the calculation unit 9 calculates the measured capacitance Cx of the semiconductor device 1:
где Re - реальная, Im - мнимая компоненты комплексного коэффициента передачи измерительной цепи Сх - резистор 14, ωt - круговая частота тестового сигнала, R14 - сопротивление резистора 14.where Re is real, Im is the imaginary component of the complex transfer coefficient of the measuring circuit Cx is
Например, при Re=Im, фазовый сдвиг цепи Сх - резистор 14 равен 45 град. и при R13=1 Мом, Ft=1 КГц, значение Сх из (4) будет 159 пФ.For example, with Re = Im, the phase shift of the circuit Cx -
Выбрав значение С13=1 мкФ, R12=5 кОм, Р14=1 Мом, получаем эквивалентную индуктивность гиратора 2 электрического импеданса L=5000Гн, которая на частоте 1 кГц будет иметь индуктивный импеданс ωt*L=31.4 Мом. Это значение намного больше сопротивления резистора 14 и не будет влиять на работу измерительной цепи Сх - резистор 14. Постоянный ток исследуемого полупроводникового прибора 1 протекает через резистор 12 на выход операционного усилителя 15, выходное сопротивление которого близко к нулю.Choosing the value C13 = 1 μF, R12 = 5 kOhm, P14 = 1 MΩ, we obtain the equivalent inductance of the gyrator 2 of electric impedance L = 5000 Gn, which at the frequency of 1 kHz will have an inductive impedance ω t * L = 31.4 MΩ. This value is much greater than the resistance of the
Итак, новое устройство позволяет измерять с ошибкой до 2% емкость полупроводникового прибора (и двухполюсников вообще), на низких частотах порядка 1 кГц и постоянном токе через исследуемый полупроводниковый прибор до 1 мА. Наличие постоянного тока параллельно измеряемой емкости характерно для полупроводниковых приборов, поскольку в рабочем режиме на них всегда подается постоянное смещение.So, the new device allows measuring with an error of up to 2% the capacitance of a semiconductor device (and two-terminal devices in general), at low frequencies of the order of 1 kHz and direct current through the studied semiconductor device up to 1 mA. The presence of direct current in parallel to the measured capacitance is typical for semiconductor devices, since in the operating mode they are always supplied with a constant bias.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110865/28A RU2498325C1 (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Device for measuring capacitance of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110865/28A RU2498325C1 (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Device for measuring capacitance of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012110865A RU2012110865A (en) | 2013-09-27 |
| RU2498325C1 true RU2498325C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49253691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012110865/28A RU2498325C1 (en) | 2012-03-21 | 2012-03-21 | Device for measuring capacitance of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2498325C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU699455A1 (en) * | 1977-01-05 | 1979-11-25 | Пензенский Политехнический Институт | Arrangement for measuring semiconductor devices capacity |
| RU2144196C1 (en) * | 1998-09-11 | 2000-01-10 | Ульяновский государственный технический университет | Method measuring parameters of three-element two-terminal devices by a c frequency-independent bridges |
| RU2265859C1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-10 | Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского | Method of measuring characteristics of nonlinear units |
| US7327148B2 (en) * | 2005-06-29 | 2008-02-05 | Agilent Technologies, Inc. | Method for using internal semiconductor junctions to aid in non-contact testing |
-
2012
- 2012-03-21 RU RU2012110865/28A patent/RU2498325C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU699455A1 (en) * | 1977-01-05 | 1979-11-25 | Пензенский Политехнический Институт | Arrangement for measuring semiconductor devices capacity |
| RU2144196C1 (en) * | 1998-09-11 | 2000-01-10 | Ульяновский государственный технический университет | Method measuring parameters of three-element two-terminal devices by a c frequency-independent bridges |
| RU2265859C1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-10 | Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского | Method of measuring characteristics of nonlinear units |
| US7327148B2 (en) * | 2005-06-29 | 2008-02-05 | Agilent Technologies, Inc. | Method for using internal semiconductor junctions to aid in non-contact testing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012110865A (en) | 2013-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vooka et al. | A direct digital readout circuit for impedance sensors | |
| Shenil et al. | Development of a nonintrusive true-RMS AC voltage measurement probe | |
| CN102109556A (en) | Circuit for detecting dynamic weak capacitance of MEMS device | |
| CN104267244B (en) | A kind of integration ratio circuit and the impedance measurement method based on integration ratio circuit | |
| Shenil et al. | Feasibility study of a non-contact AC voltage measurement system | |
| KR20140049551A (en) | An adaptive voltage divider with corrected frequency characteristic for measuring high voltages | |
| CN101663589A (en) | Measuring instrument for a resistive electric leakage current | |
| Malik et al. | AN-Z2V: Autonulling-based multimode signal conditioning circuit for RC sensors | |
| JP2013011444A (en) | Impedance measuring device | |
| Shenil et al. | An auto-balancing scheme for non-contact ac voltage measurement | |
| CN107449949B (en) | Device for applying DC bias voltage to AC sine wave signal source | |
| Shenil et al. | Evaluation of a digitizer designed to interface a non-intrusive AC voltage measurement probe | |
| Baby et al. | A simple analog front-end circuit for grounded capacitive sensors with offset capacitance | |
| RU2498325C1 (en) | Device for measuring capacitance of semiconductor device | |
| RU2314544C1 (en) | Meter of parameters of dissipative cg- two terminal devices | |
| RU2658539C1 (en) | Device for measuring electrophysical parameters of oil and its components | |
| RU2482517C1 (en) | Line locator | |
| CN115656864B (en) | Radio frequency power supply signal acquisition circuit and semiconductor process equipment | |
| JP2018036205A (en) | Impedance measuring apparatus and impedance measuring method | |
| CN106199285B (en) | Capacitance characteristic measuring equipment and method under any alternating current carrier | |
| CN205920176U (en) | Exchange electric capacity characteristics measurement equipment under carrier wave wantonly | |
| Tejaswini et al. | An auto-balancing signal conditioning scheme for non-contact measurement of conductivity of water | |
| CN106885941A (en) | Power network fundamental frequency detection method based on frequency spectrum extreme point | |
| RU2377580C1 (en) | Device for measurement of electrical insulation resistance | |
| RU2675405C1 (en) | Method of indirect measurement by means of the differential sensor and device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210322 |