Измерения длительности

§ 3.4. Методы измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда

Метод подвижного светового зонда. Для измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда используют метод подвижного светового зонда с точечным регистрирующим контактом. Суть метода заключается в следующем. Плоская поверхность по-

Схема установки для измерения диффузионной длины показана на 3.7. Световой поток от источника света проходит через светофильтр Ф и с помощью оптической системы ОС фокусируется в виде узкой полоски на поверхности измеряемого образца. Ширина световой полосы регулируется щелевой диафрагмой Д в пределах 50 — 500 мкм. Световой поток модулируется вращающимся диском или барабаном с прорезями М. Использование модулированного освещения позволяет выделить часть коллекторного тока, которая обусловлена диффузией неравновесных носителей заряда. Длительность и частота следования световых импульсов, а также частота модуляции при синусоидальном законе изменения интенсивности света выбираются из условия стационарности концентрации нерав-

3.7. Схгма установки для измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда

Пользуясь этими решениями, можно построить семейства зависимостей &p(x/L) для .различных значений s. Оказывается, что вид этих зависимостей для разных значений s различается незначительно. Поэтому скорость поверхностной рекомбинации носителей заряда этим способом обычно не измеряют. Экспериментальные данные сравнивают с теоретическими кривыми, полученными при s<(D/t)1/2 или sx»D. Измерения диффузионной длины проводят на образцах с очень малой или очень большой скоростью рекомбинации носителей заряда на поверхности.

Одним из вариантов метода измерения диффузионной д.шны по двум точкам является метод, основанный на использовании двух светое ых полос в качестве источника генерации носителей заряда.

Для получения световых прямоугольных импульсов достаточно большой длительности применяют различные механические модуляторы. В § 3.4 при описании метода измерения диффузионной длины уже упоминался механический модулятор, выполненный в виде диска с секторными вырезами, при вращении которого световой поток периодически пересекается секторами диска, осуществляя прямоугольную модуляцию света. Другие разновидности механических модуляторов состоят из зеркальных модуляторов и электродинамических затворов. В простейшем зеркальном модуляторе используется луч света, отраженный от вращающегося зеркала, который пересекает входную щель оптической системы, формируя прямоугольный световой импульс.

В основе данного метода измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда лежит измерение тока короткого замыкания p-n-перехода или структуры с барьером Шстки при освещении его светом. Преимущество метода состоит в возможности измерения малых диффузионных длин неосновных носителей заряда в тонких эпитаксиальных слоях. Метод использует принцип работы фотодиода. Рассмотрим данный метод применительно к эпитак-сиальным слоям арсенида галлия.

Измерения диффузионной длины и времени жизни носителей заряда, основанные на люминесценции, обязаны своим развитием использованию полупроводниковых соединений в светодиодах и лазерах. В основе методов лежит измерение интенсизности люминесценции в зависимости от длины волны возбуждающего света, определение точной формы края линии люминесценции, интенсивности катодолюминесценции, скорости гашения люминесценции после импульсного возбуждения, фазового сдвига между .возбуждением и испусканием.

лей заряда расширяется и эффективность излучательной рекомбинации возрастает, приближаясь к своему объемному значению. Таким образом, эффективность излучательной рекомбинации зависит от длины волны возбуждающего света. В основе данного метода измерения диффузионной длины лежит спектральная зависимость эффективности фотолюминесценции.

Другой метод измерения диффузионной длины основан на анализе спектральной зависимости краевой люминесценции при постоянной длине волны возбуждающего излучения.

Для определения погрешности измерения длительности импульса бг по ГОСТ необходимо знать погрешность коэффициента развертки dkp, а также определить визуальную погрешность 6»т измерения отрезка /, соответствующего искомой длительности импульса Т, и погрешность, вызванную неточностью определения уровня 0,5 амплитуды импульса бо.ви.

Из полученного результата видно, что в рассмотренном случае погрешность измерения длительности импульса определяется погрешностью коэффициента развертки. Это связано с тем, что изображение имеет достаточно большие размеры по вертикали и горизонтали (большое значение /). Уменьшение этих размеров привело бы к увеличению погрешностей.

Для измерения длительности процессов служит калибратор.%, тельности, представляющий собой генератор, создающий короткие импульсы определенной частоты, подаваемые на модулятор. В зависимости от полярности импульсов на линии, изображающей сигнал, появляются светлые точки ( 13.6, а), соответствующие положительным импульсам, или пропуски ( 13.6, б), соответствующие отрицательным импульсам, называемые метками времени.

действующего на электронный прибор, получается после достижения импульсом уровня Q,bUm, то вводится понятие активной длительности ?Иа, измеряемой на уровне, соответствующем половине его амплитуды. В дальнейшем, если это особо не оговорено, длительность импульса ta будет измеряться по основанию. Единицей измерения длительности импульса является секунда.

1) для измерения длительности импульсов и интервалов времени; в этом случае измеряемая величина подается на вход усилителя-ограничителя УО в схеме 9.18, а переключатель переводится в позицию /;

Для .измерения длительности ударного импульса необходимо в момент удара зафиксировать на экране осциллографа или замерить на осциллограмме горизонтальное отклонение луча п' ( 5.28,6,), которое соответствует отрезку времени между точками N' и N", расположенными на фронте и срезе импульса. Тогда длительность ударного импульса можно рассчитать по формуле

В цепь модулятор — катод подают калиброванное напряжение для измерения длительности линии развертки или исследуемого сигнала, а также напряжение сигнала при круговой развертке. В этих случаях осциллограмма приобретает вид штриховой линии: темный штрих вызывается отрицательным, светлый — положительным полупериодом напряжения, поданного в цепь модулятор — катод трубки. Темный и светлый штрихи называются метками. Цена метки в единицах времени (длительность светлого и темного штрихов) равна периоду калиброванного сигнала. Этот сигнал должен иметь прямоугольную форму и определенный уровень, поэтому в канале предусматривается усилитель, состоящий из формирующего и оконечного каскадов. Схемы каналов чрезвычайно разнообразны, и выделить типовую из них трудно. Однако чаще всего в качестве формирующего каскада применяются триггеры, а оконечного — эмиттерные повторители, выполненные на высокочастотных транзисторах средней мощности.

Для измерения длительности импульса метки времени накладываются на его изображение путем подачи напряжения генератора меток на пластины Y или на модулирующий электрод трубки. Соответствующие осциллограммы показаны на 4.20, о и б.

Структурная схема измерений показана на 6.20. На схеме ваттметр PW1 поглощаемой мощности включен во вторичную цепь ответвителя WE2. Благодаря этому обеспечивается измерение более высоких уровней мощности по сравнению со случаем включения измерителя поглощаемой мощности вместо оконечной нагрузки в первичную цепь. Длительность импульса и частота по_-'вторения^определяется с помощью осциллографа PS1, на который подается видеосигнал. Составляющие погрешности измерений: погрешность измерения среднего значения мощности, которая составляет ± (4 ... 10) %; погрешность измерения длительности им-

Промышленностью выпускаются ЭСЧ третьего и четвертого поколений, обеспечивающие высокую точность измерений. Погрешность измерения частоты ±5-10~9, погрешность измерения интервалов времени 10-6...109 с —0,1 мкс, разрешающая способность измерения длительности интервалов времени — 10 не. При быстродействии ЭСЧ 100... 200 МГц диапазон измерений с помощью гетеродинных преобразователей частоты расширен до 100 ГГц (см. § 7.3). В универсальных ЭСЧ используется большая группа сменных блоков: упомянутые гетеродинные преобразователи, широкополосные усилители, умножители, преобразователи напряжения в частоту, делитель измеряемой частоты и др. Уров-ии входного сигнала составляют напряжения до 1 мВ.

выполнения измерений различного рода. Производя соответствующие переключения, схему частотомера используют в качестве измерителя периодов, счетчика импульсов, а также для измерения длительности импульсов и интервалов, источника образцовых частот и т. д. По такому принципу построен частотомер типа Ф-519, имеющий диапазон измеряемой частоты от 10 гц до 1 Мгц с погрешностью не более ± 10 Л