Определение времени жизни по стандарту ASTM F

Определение времени жизни по стандарту ASTM F. Cтандарт ASTM F28-91 определяет порядок и условия определения обьемного времени жизни носителей в германии и в кремнии. Эта стандарт основан на измерении спада импульсного тока вызванного импульсной засветкой образца.

Другие стандарты измерения времени жизни 1 DIN 504401 Измерение времени жизни в монокристаллах кремния на основе спада фототока 2 IEEE Standart 255 Измерение времени жизни неосновных носителей в кремнии и германии на основе спада фототока. Стандарт ASTM F28-91 определяет три типа образцов, применяемых при измерениях. Типы образцов приведены в таблице 2.1. Таблица 2.1. Размеры образцов, применяемых при измерениях.

Тип образцаДлина, ммШирина, ммВысота, ммA15,02,52,5B25,05,05,0C25,010,010,0 Таблица 2.2 Максимально допустимые обьемные времена жизни неосновных носителей для разных полупроводников и образцов, сек. МатериалТип АТип BТип Cp-тип германий32125460n-тип германий64250950n-тип кремний903501300р-тип кремний24010003800 Таблица 2.3. Темп поверхностной рекомбинации для разных полупроводников и типов образцов, Rs , S-1. МатериалТип АТип BТип Cp-тип германий0,032300.008130.00215n-тип германий0.015750.003960,00105n-тип кремний0,011200,002820,00075р-тип кремний0,004200,001050,00028 После засветки образца импульсом света напряжение на образце меняется по закону VV0exp-tf 2.1 где V напряжение на образце V0 - максимальная амплитуда напряжения на образце t - время f - измеренное время экспоненциального спада.

В силу нескольких причин экспоненциальная форма сигнала 2.1 может быть искажена. Это может быть обусловлено как поверхностной рекомбинацией, скорость которой много выше обьемной, так и наличия глубоких уровней, на которых могут захватыватся носители.

Устранение влияния поверхностной рекомбинации достигается 2 методами 1 Использованием длины волны излучения, возбуждающего носители больше 1 мкм для этого применяются фильтры см. рис. 2.1. 2 Использование образца соответствующих размеров см. Таблицу 2.3 Для устранения прилипания носителей используются два метода 1 Нагревание образца до 70 С 2 Фоновая постоянная подсветка образца. Однако при использовании температурного метода необходимо иметь в виду, что время жизни сильно зависит от температуры образца 1 на градус.

Поэтому при сравнении времен жизни на нескольких образцах необходимо следить, чтобы температурные условия измерений были одинаковы. Кроме того необходимо удостоверится, что в проводимости учавствуют носители, воникшие в результате возбуждения импульсом света. Для этого напряжение смещения Vdc, поданное на измеряемый образец должно удовлетворять требованию Vdc 106LcL500f 2.2 Где Lc растояние от края области засветки образца до области контакта, мм L длина образца, мм f - измеренное время экспоненциального спада, S подвижность неосновных носителей, см2Всек Экспоненциальный спад тока фотопроводимости соответствует времени жизни в случае, если уровень инжекции фототока мал в сравнении с уровнем инжекции тока, протекающего под действием потенциала смещения.

Это требование удовлетворено в случае выполнения соотношения V0Vdc 0.01 2.3 Если это условие не выполнено, то следует внести поправку в экспоненциальный спад тока фотопроводимости по формуле f f изм 1- V0Vdc 2.4 Где f изм - экспоненциальный спад тока фотопроводимости f - экспоненциальный спад тока фотопроводимости после внесения поправки После внесения этой поправки объемное время жизни неосновных носителей вычисляется по формуле 0 f-1 Rs-1 2.5 Где Rs определяется из таблицы 2.3. Стандартом ASTM F28 91 при выполнении вышеперечиленых условий устанавливается погрешность 50 для измерений на германиевых образцах и 135 для измерений на кремниевых образцах.

Рис. 2.1. Блок схема установки по измерению времени жизни фотоэлектирическим методом. 3.