Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя
Рассмотрены особенности измерения ВАХ импульсных кремниевых лавинно-пролетных диодов и использования их параметров для прогнозирования надежности ЛПДK
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52311 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя / Я.Я. Кудрик // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 5. — С. 32-33. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-52311 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-523112013-12-30T03:10:43Z Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя Кудрик, Я.Я. Функциональная микро- и наноэлектроника Рассмотрены особенности измерения ВАХ импульсных кремниевых лавинно-пролетных диодов и использования их параметров для прогнозирования надежности ЛПДK Розглянуто аспекти вимірювань вольт-амперных характеристик імпульсних лавинно-пролітних діодів (ЛПД). Визначено основні параметри ВАХ імпульсних ЛПД: густина критичного струму, стрибок напруги на ділянці негативного диференціального опору, напруга лавинного пробою. Приведено спосіб визначення температурного опору ділянки «p.n-перехід.корпус», необхідного для розрахунку режиму роботи ЛПД. Показано можливість використання величини ΔU для прогнозування ранніх відмов ЛПД.· Some aspects of measurement of I-V-curves for IMPATT diodes are considered. There were determined the main parameters of the pulsed I-V-curves for IMPATT diodes: density of critical current, voltage step in the region of negative differential resistance and avalanche breakdown region. A method for determination of p-n junction-package thermal resistance that is required for calculation of IMPATT diode operating mode is given. A possibility to use ΔU magnitude for prediction of early failures of IMPATT diodes was demonstrated. 2009 Article Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя / Я.Я. Кудрик // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 5. — С. 32-33. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52311 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Функциональная микро- и наноэлектроника Функциональная микро- и наноэлектроника |
| spellingShingle |
Функциональная микро- и наноэлектроника Функциональная микро- и наноэлектроника Кудрик, Я.Я. Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассмотрены особенности измерения ВАХ импульсных кремниевых лавинно-пролетных диодов и использования их параметров для прогнозирования надежности ЛПДK |
| format |
Article |
| author |
Кудрик, Я.Я. |
| author_facet |
Кудрик, Я.Я. |
| author_sort |
Кудрик, Я.Я. |
| title |
Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя |
| title_short |
Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя |
| title_full |
Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя |
| title_fullStr |
Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя |
| title_full_unstemmed |
Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя |
| title_sort |
измерения вах импульсных кремниевых лпд на участке лавинного пробоя |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52311 |
| citation_txt |
Измерения ВАХ импульсных кремниевых ЛПД на участке лавинного пробоя / Я.Я. Кудрик // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 5. — С. 32-33. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT kudrikââ izmereniâvahimpulʹsnyhkremnievyhlpdnaučastkelavinnogoproboâ |
| first_indexed |
2025-07-04T14:51:41Z |
| last_indexed |
2025-07-04T14:51:41Z |
| _version_ |
1836728405815459840 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 5
32
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
22.09 2009 ã.
Îïïîíåíò ê. ô.-ì. í. Í. Ñ. ÁÎËÒÎÂÅÖ
(ÍÈÈ «Îðèîí», ã. Êèåâ)
Ê. ò. í. ß. ß. ÊÓÄÐÈÊ
Óêðàèíà, ã. Êèåâ, Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà
E-mail: bh_@mail.ru
ÈÇÌÅÐÅÍÈß ÂÀÕ ÈÌÏÓËÜÑÍÛÕ ÊÐÅÌÍÈÅÂÛÕ ËÏÄ
ÍÀ Ó×ÀÑÒÊÅ ËÀÂÈÍÍÎÃÎ ÏÐÎÁÎß
Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè èçìåðåíèÿ
ÂÀÕ èìïóëüñíûõ êðåìíèåâûõ ëàâèííî-
ïðîëåòíûõ äèîäîâ è èñïîëüçîâàíèÿ èõ
ïàðàìåòðîâ äëÿ ïðîãíîçèðîâàíèÿ íà-
äåæíîñòè ËÏÄ.
Èçâåñòíî, ÷òî èç-çà âëèÿíèÿ çàðÿäà ïîäâèæíûõ
íîñèòåëåé ïðè âûñîêîé ïëîòíîñòè òîêà â êðåìíèå-
âûõ ìèêðîâîëíîâûõ äèîäàõ, â òîì ÷èñëå ëàâèííî-
ïðîëåòíûõ (ËÏÄ), âîçíèêàåò òàê íàçûâàåìîå øíóðî-
âàíèå òîêà, êîòîðîå çà÷àñòóþ ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé êà-
òàñòðîôè÷åñêèõ îòêàçîâ ËÏÄ. Íà îáðàòíîé âåòâè
âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê (ÂÀÕ) íàáëþäàåòñÿ îá-
ëàñòü îòðèöàòåëüíîãî äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ [1, 2], ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ïðîãíîçèðîâàòü
îòêàçû äèîäîâ ïî äèàãíîñòèêå «øíóðîîáðàçîâàíèÿ»
[3�5]. Îñîáåííî ýòî àêòóàëüíî äëÿ ìîùíûõ äâóõ-
ïðîëåòíûõ ËÏÄ, êîòîðûå ðàáîòàþò â èìïóëüñíîì ðå-
æèìå. Â äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåíû íåêîòîðûå ìåòî-
äè÷åñêèå àñïåêòû èçìåðåíèÿ ÂÀÕ ïîäîáíûõ äèîäîâ,
îñîáåííîñòè èõ ðàáîòû â èìïóëüñíîì ðåæèìå ïðè
âûñîêîé ïëîòíîñòè îáðàòíîãî òîêà íà ó÷àñòêå ðàçâè-
òîãî ëàâèííîãî ïðîáîÿ.
Ìåòîäèêà èçìåðåíèÿ ÂÀÕ èìïóëüñíûõ ËÏÄ
Ñõåìà èçìåðåíèÿ ÂÀÕ ËÏÄ â èìïóëüñíîì ðåæè-
ìå ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1. Â ýêñïåðèìåíòå èñïîëüçîâà-
íû òåñòîâûå èìïóëüñû äëèòåëüíîñòüþ 120 íñ ïðè
àìïëèòóäå äî 300 Â íà íàãðóçêå 50 Îì. Èìïóëüñ îò
ãåíåðàòîðà ïîïàäàåò íà ñèñòåìó ëèíèé çàäåðæêè.
Ëèíèÿ çàäåðæêè ËÇ2 ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ðàçäåëåíèÿ
ïî âðåìåíè ïàäàþùåãî ñèãíàëà (Vï) è îòðàæåííîãî
îò èññëåäóåìîãî îáðàçöà (Vî). Ëèíèÿ çàäåðæêè ËÇ4
ðàçäåëÿåò îòðàæåííûé è ïåðåîòðàæåííûé îò ãåíåðà-
òîðà èìïóëüñîâ ñèãíàë. Íà ëèíèÿõ çàäåðæêè ËÇ1 è
ËÇ3 âûäåëÿþòñÿ ëèíåéíûå êîìáèíàöèè ïàäàþùåãî
(Vàê) è îòðàæåííîãî (Vâê) èìïóëüñîâ, êîòîðûå ïðè
îïðåäåëåííîì ïîäáîðå íàãðóçîê ñòàíîâÿòñÿ ïðîïîð-
öèîíàëüíû èìïóëüñàì íàïðÿæåíèÿ Vx è òîêà Ix íà èñ-
ñëåäóåìîì îáðàçöå:
Vàê=(Vï+Vî)K1=K1Vx;
Vâê=(Vïl�Vî)K2=K2zIx. (1)
ãäå Ê1, Ê2 � êîýôôèöèåíòû ïðîïîðöèîíàëüíîñòè, z �
êîìïëåêñíàÿ åäèíèöà.
 íàøåì ñëó÷àå âûáèðàåòñÿ áåñêîíå÷íî áîëüøàÿ
íàãðóçêà ËÇ1 (R1→∞) è áåñêîíå÷íî ìàëàÿ íàãðóçêà
ËÇ3 (R2=0).
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé è îáñóæäåíèå
Ðàññìîòðèì äåòàëüíåå «èìïóëüñíóþ» ÂÀÕ ËÏÄ
è ïàðàìåòðû, êîòîðûå åå îïèñûâàþò. Îáùåé ÷åðòîé
òàêèõ ÂÀÕ ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ó÷àñòêà îòðèöàòåëüíîãî
äèôôåðåíöèàëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ (ÎÄÑ), õàðàêòå-
ðèçóåìîãî âåëè÷èíîé êðèòè÷åñêîãî òîêà Iêð. Çà ó÷àñò-
êîì ñ ÎÄÑ ñëåäóåò ó÷àñòîê ñ î÷åíü ìàëûì äèôôå-
ðåíöèàëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì (âåðòèêàëüíûé ó÷àñ-
òîê), ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ ðàñøèðåíèÿ ñôîðìèðîâàí-
íîãî íà ó÷àñòêå ÎÄÑ «øíóðà» òîêà ïðè ïîñòîÿííîé
ïëîòíîñòè òîêà. Ýòîò ó÷àñòîê ÿðêî âûðàæåí ó äèîäîâ
ñ «ïðîêîëîì» n-ñëîÿ, (ðèñ. 2, êðèâûå 1, 2) è õóæå
ïðîÿâëÿåòñÿ ó äèîäîâ áåç «ïðîêîëà» (êðèâàÿ 3). Êðî-
ìå òîãî, ÂÀÕ «ïðîêîëîòûõ» äèîäîâ îòëè÷àþòñÿ åùå
è áîëüøèì çíà÷åíèåì ñêà÷êà íàïðÿæåíèÿ ∆U íà ó÷à-
ñòêå ÎÄÑ.
Òîê â òî÷êå ïåðåõîäà ÂÀÕ íà ó÷àñòîê ÎÄÑ îïðå-
äåëÿåòñÿ êàê êðèòè÷åñêèé. Êàê ïîêàçàëè èññëåäîâà-
íèÿ, â çàâèñèìîñòè îò òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ËÏÄ
íà åãî èìïóëüñíîé ÂÀÕ ìîæåò áûòü íåñêîëüêî òî÷åê
ïåðåõîäà.
Èçìåðåíèÿ ÂÀÕ ËÏÄ â èìïóëüñíîì ðåæèìå ïî-
çâîëÿþò îïðåäåëèòü íàïðÿæåíèå êàê îäíîðîäíîãî ëà-
âèííîãî ïðîáîÿ Ub, òàê è ïðîáîÿ, ñâÿçàííîãî ñ ìèê-
ðîïëàçìîé.  ýòîì ñëó÷àå èìïóëüñíàÿ ÂÀÕ íà ó÷àñò-
êå ïðîáîÿ íå ñîâïàäàåò ñî ñòàòè÷åñêîé. Äëÿ îäíî-
ðîäíîãî ëàâèííîãî ïðîáîÿ çíà÷åíèå Ub, èçìåðåííîå
èìïóëüñíûì ìåòîäîì, ñîâïàäàåò ñî çíà÷åíèåì, èç-
Ë
Ç
4
Ë
Ç
1
Ë
Ç
2
Ë
Ç
3
Ãåíåðàòîð
èìïóëüñîâ
Î
á
ð
àç
åö
R1 R2
A B
Ê îñöèëëîãðàôó
Ðèñ. 1. Ñõåìà èçìåðåíèÿ ÂÀÕ èìïóëüñíûõ ËÏÄ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 5
33
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ìåðåííûì ïî ïðîèçâîäíûì ÂÀÕ, è ñîîòâåòñòâóåò ðàñ-
÷åòíîìó çíà÷åíèþ äëÿ ðåçêîãî p�n-ïåðåõîäà è áàðüå-
ðà Øîòòêè
1,5 0,75
16
60 ,
1,1 10
g b
b
E N
U
− =
(2)
Íà ëèíåéíîì ó÷àñòêå èìïóëüñíîé ÂÀÕ, êîòîðûé
ñëåäóåò çà ó÷àñòêîì ñ ìàëûì äèôôåðåíöèàëüíûì ñî-
ïðîòèâëåíèåì (ðèñ. 3), ìîæíî îïðåäåëèòü èìïóëüñ-
íîå äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äèîäà Rè. Èç-
ìåðÿÿ íèçêî÷àñòîòíîå äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâ-
ëåíèÿ Rí, ìîæíî îïðåäåëèòü òåìïåðàòóðó ïåðåãðåâà
ó÷àñòêà «p�n-ïåðåõîä�êîðïóñ» â íèçêî÷àñòîòíîì
ðåæèìå ðàáîòû ËÏÄ:
Òð�ï=ÐâõRò+Òêîðï, (3)
Ó÷èòûâàÿ âåëè÷èíó Òð�ï è äàííûå èç [6�8], ìîæ-
íî îïðåäåëèòü âðåìÿ t íàðàáîòêè íà îòêàç ËÏÄ ïî
ôîðìóëå
lg 10 .
40 [ C]
p nT
t −= −
° (4)
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî êàæäîå ïîâûøåíèå òåìïåðà-
òóðû íà 40°Ñ óìåíüøàåò äîëãîâå÷íîñòü äèîäà íà ïî-
ðÿäîê, è ÷òî äëÿ óâåëè÷åíèÿ t íåîáõîäèìî óìåíüøèòü
ñðåäíþþ òåìïåðàòóðó p�n-ïåðåõîäà. Àíàëèç îòêàçîâ
ËÏÄ, ðàáîòàþùèõ ñî ñðàâíèòåëüíî ìàëûìè âåëè÷è-
íàìè Iêð, ïîñëå èñïûòàíèé íà íàäåæíîñòü ïîêàçàë,
÷òî ìåæäó êîëè÷åñòâîì âíåçàïíûõ îòêàçîâ äèîäîâ è
âåëè÷èíîé ñêà÷êà íàïðÿæåíèÿ íà ÂÀÕ ∆U ñóùåñòâó-
åò êîððåëÿöèîííàÿ çàâèñèìîñòü (ðèñ. 4).
I, À
1,5
1,0
0,5
0
30 40 50 U, Â
1
2
3
Ðèñ. 2. ÂÀÕ p+�n�n+-äèîäîâ ñ ïðîêîëîì n-ñëîÿ (1, 2) è
áåç ïðîêîëà n-ñëîÿ (3)
Î
òê
àç
û
, %
40
30
20
10
0
1 3 5 7
∆U, Â
Ðèñ. 4. Ãèñòîãðàììà çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîãî êîëè-
÷åñòâà âûøåäøèõ èç ñòðîÿ äèîäîâ îò âåëè÷èíû ∆U
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè
ðàçðàáîòêå ôèçè÷åñêèõ ìåòîäîâ ïðîãíîçèðîâàíèÿ
íàäåæíîñòè ËÏÄ è äðóãèõ òèïîâ ìèêðîâîëíîâûõ
ïðèáîðîâ, ðàáîòàþùèõ â îáëàñòè ëàâèííîãî ïðîáîÿ
ð�ï-ïåðåõîäà èëè áàðüåðà Øîòòêè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Bowers H. S. Space-charge-induced negative resistance in ava-
lanche diodes // IEEE Trans. Electron. Dev.� 1986.� Vol. ED-15,
N 6.� P. 343�350.
2. Êîíàêîâà Ð. Â., Ìåëüíèêîâà Þ. Ñ., Ìîçäîð Å. Â., Ôàéíáåðã
Â. È. Ïðîáîé êðåìíèåâûõ p+�n�n+-äèîäîâ // ÔÒÏ.� 1988.�
Ò. 22, ¹ 10.� Ñ. 1754�1758.
3. Ðàïîïîðò À. Í., Ôàéíáåðã Â. È. Èìïóëüñíûå ìåòîäû è
ñðåäñòâà êîíòðîëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ // Ýëåêòðîííàÿ
òåõíèêà. Ñåð. 8. Óïðàâëåíèå êà÷åñòâîì, ñòàíäàðòèçàöèÿ, ìåòðî-
ëîãèÿ, èñïûòàíèÿ.� 1991.� ¹ 3 (145).� Ñ. 53�54.
4. Ùåðáèíà Ë. Â., Òîð÷èíñêàÿ Ò. Â. Øíóðîâàíèå òîêà â êðåìíè-
åâûõ p+�n�n+-äèîäàõ // ÓÔÆ.� 1983.� Ò. 28, ¹ 2.� Ñ. 268�271.
5. Âîðîíêîâ È. Å., Õîäíåâè÷ À. Ä. Íåðàçðóøàþùèé ìåòîä
îïðåäåëåíèÿ ðåæèìà âîçíèêíîâåíèÿ ëàâèííî-òåïëîâîãî ïðîáîÿ
p-n-ïåðåõîäà // Ýëåêòðîííàÿ òåõíèêà. Ñåð.2. Ýëåêòðîíèêà ÑÂ×.�
1984.� Âûï. 11 (371).� Ñ. 49�55.
6. Øóõîñòàíîâ À. Ê. Ëàâèííî-ïðîëåòíûå äèîäû. Ôèçèêà. Òåõ-
íîëîãèÿ. Ïðèìåíåíèå.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1997.
7. Äàâûäîâà Í. Ñ., Äàíþøåâñêèé Þ. Ç. Äèîäíûå ãåíåðàòîðû
è óñèëèòåëè ÑÂ×.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1986.
8. Êîíàêîâà Ð. Â., Êîðäîø Ï., Òõîðèê Þ. À. è äð. Ïðîãíîçèðî-
âàíèå íàäåæíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàâèííûõ äèîäîâ.� Êèåâ:
Íàóêîâà äóìêà, 1986.
I, À
1,6
1,2
0,8
0,5
0
40 50 60 70 U, Â
Rè
Ub
Iêð
Ðèñ. 3. ÂÀÕ ËÏÄ â èìïóëüñíîì ðåæèìå
ãäå Eg �
Nb �
øèðèíà çàïðåùåííîé çîíû ïîëóïðîâîäíèêà;
êîíöåíòðàöèÿ äîíîðíîé ïðèìåñè â áàçå.
âõîäíàÿ ìîùíîñòü;
òåïëîâîå ñîïðîòèâëåíèå ó÷àñòêà «p�n-ïåðåõîä�êîð-
ïóñ», í è
ò 2
;
b
R R
R
U
−=
β
òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò ïðîáîÿ;
òåìïåðàòóðà êîðïóñà.
ãäå Ðâõ �
Rò �
β �
Òêîðï �
|