Измерение - вольт-фарадная характеристика
Cтраница 1
 |
Зависимость нормированной минимальной емюсти МДП-структуры от удельной емкости и толщины диэлектрика. [1] |
Измерение вольт-фарадных характеристик МДП-структур и сравнение их с теоретически рассчитанными позволяют получить сведения о параметрах приповерхностных слоев полупроводника, свойствах границы раздела диэлектрик - полупроводник и самого диэлектрика. [2]
 |
Блок-схема автоматического измерителя вольт-фарадных характеристик.| Эквивалентная схема импеданса солнечного элемента. [3] |
При выполнении измерений вольт-фарадных характеристик частота сигнала должна принимать значения, при которых влияние протекающего тока на осцилляции заряда в области перехода максимально. Для некоторых типов солнечных элементов, которые содержат глубокие энергетические уровни ловушек, например элементов на основе Cii2S - CdS, частоту сигнала следует, наоборот, выбирать таким образом, чтобы не происходило возбуждения этих ловушек. В процессе измерений к солнечному элементу может быть приложено обратное или прямое напряжение смещения. Однако в режиме прямого смещения приложенное напряжение не должно превышать примерно 200 мВ, в противном случае проводимость элемента значительно возрастает. Дальнейшая обработка вольт-фарадных характеристик требует внесения в измеренные значения емкости поправки, связанной с влиянием проводимости. [4]
Согласно результатам измерений вольт-фарадных характеристик, диффузионный потенциал равен 0 75 В. Полагают, что его значение должно увеличиться при повышении уровня легирования. Однако легирование пленок CdSe кадмием приводит к сужению области пространственного заряда и, следовательно, уменьшению коэффициента собирания носителей. При осуществлении диффузии селена для компенсации в поверхностном слое донорных уровней, связанных с присутствием кадмия, напряжение холостого хода повышается до 0 7 В. [5]
Согласно результатам измерений вольт-фарадных характеристик, концентрация легирующей примеси в р - InP равна 8 3 - 1016 см-3. Просветляющее покрытие из SiO получают посредством вакуумного испарения вещества при температуре подложки около 100 С. Контакт к пленке CdS осуществляется с помощью индия, наносимого из расплава. [6]
При интерпретации результатов измерений вольт-фарадных характеристик необходимо учитывать зависимость измеряемых значений емкости от формы перехода. Коэффициент увеличения площади перехода уменьшается при повышении обратного напряжения смещения вследствие сглаживания области объемного заряда. К аналогичному эффекту приводит и продолжительная термообработка [15, 20], в процессе которой увеличивается толщина компенсированного слоя CdS. При больших значениях коэффициента увеличения площади перехода угол наклона зависимости С-2 от V увеличивается, и после термообработки элементов данная зависимость смещается в сторону высоких значений величины С-2 в большей степени, чем в случае планарного перехода. Следовательно, значение концентрации легирующей примеси, найденное по результатам емкостных измерений, оказывается заниженным, а коэффициент диффузии меди - завышенным по сравнению с их действительными значениями. Отклонение профиля распределения пространственного заряда от прямоугольного также приводит к изменению зависимости С-2 от V [15], Пфистерер [15] подчеркивает, что определение концентрации легирующей примеси, исходя из зависимости С-2 от V, оказывается невозможным в двух случаях: при сложной форме перехода и непрямоугольном профиле распределения пространственного заряда. [7]
Для того чтобы выделить значение CQNB, измерения вольт-фарадных характеристик проводят как на относительно высоких, так и низких частотах. Сигнал низкой частоты воздействует на подвижные носители во всех областях элемента, в то время как сигнал более высокой частоты не оказывает влияния на неосновные носители базовой области, вследствие чего вклад CQNB в полную емкость прибора пренебрежимо мал. Подвижные же носители, связанные с С / и Csc, реагируя на высокочастотный сигнал, дают вклад в измеряемую емкость. Таким образом, емкость, характерная для квазинейтральных областей, равна разности значений емкости, измеренных на низкой и высокой частоте. Вычислив величину CQNB с помощью уравнения (1.10), можно определить величину Lp. Требование, ограничивающее применимость рассмотренного метода, состоит в том, что емкость нейтральной базовой области должна составлять значительную долю измеряемой общей емкости прибора, поэтому данный метод не может использоваться для исследования приборов с малой диффузионной длиной носителей заряда. [8]
Второй способ основан на сопоставлении независимо измеренного профиля Nd ( W) с профилем, получаемым из измерений высокочастотных вольт-фарадных характеристик в области истощения с учетом поправки на перезарядку ПЭС. [9]
Для определения зависимости C ( U) используют также высокочастотные измерительные мосты, позволяющие измерять не только емкость, но и проводимость структуры. Если одновременно с измерением высокочастотной вольт-фарадной характеристики структуры необходимо измерить ее низкочастотную характеристику, то обычно применяют квазистатический метод. В этом случае на последовательно соединенные МДП-структуру и резистор подается линейно возрастающее во времени ( пилообразное) напряжение. Сила тока в этой последовательной цепи пропорциональна емкости структуры, а напряжение на резисторе пропорционально току. Напряжение на резисторе усиливается электрометрическим усилителем и регистрируется двухкоординационным самописцем. [10]
Диодный коэффициент, найденный из вольт-амперных характеристик, оказывается величиной более двух. Значения диффузионного потенциала VD, определяемые по результатам измерений вольт-фарадных характеристик, с достаточной степенью точности совпадают с расчетными значениями VD для модели элемента со структурой металл - диэлектрик - полупроводник. У элементов со слоем Ct O толщиной 161 и 37 мкм коэффициент собирания носителей при длине волны А 0 65 мкм равен 0 25 и 0 65 соответственно. [11]
Легирование приводит к уменьшению ширины обедненного слоя, снижению удельного сопротивления CdS и незначительному повышению спектральной чувствительности элементов. Аналогичные результаты получены Луке и др. [107] при исследовании солнечных элементов на основе Cu2S - CdS со слоем легированного сульфида кадмия. Проведенные авторами измерения вольт-фарадных характеристик этих элементов показали, что по сравнению с нелегированными элементами ширина области пространственного заряда уменьшилась в 4 раза, концентрация доноров у границы раздела возросла в 16 раз, а концентрация доноров в объеме GdS повысилась в 50 раз. Отношение обратных токов насыщения легированны и нелегированных элементов приблизительно равно отношению соответствующих значений электрической проводимости слоев. Авторами обнаружено существование зависимости напряжения холостого хода Voc и спектральной чувствительности от уровня легирования. Изменения КПД и Voc элементов при вариациях концентрации примесей объясняются различиями в значениях последовательного и шунтирующего сопротивлений, а также обратного тока насыщения. [12]
Обычно дифференциальную емкость определяют с помощью малого по амплитуде переменного напряжения, наложенного на постоянное смещение. Такие измерения проводят с помощью стандартных измерительных приборов: мостов переменного тока, предназначенных для измерения емкости, или полных проводимостей как на низких, так и на высоких частотах. Часто измерения вольт-фарадных характеристик производят на высокой частоте в диапазоне 1 - 10 МГц при медленно изменяющемся смещении. [13]
Страницы: 1