[发明专利]一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统及方法

权利要求书

1.一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统，其特征在于：该系统包括给进机构、样品测试台(2)、测量模块(3)、锁相放大器(4)、计算机(5)；

所述给进机构的驱动器(6)连接计算机(5)，给进机构用于自动传送PN结器件到样品测试台(2)；所述样品测试台(2)连接测量模块(3)，样品测试台(2)上设有固定压片(7)，用于固定PN结器件的两端并和PN结器件电极之间电学接触；所述样品测试台(2)连接测量模块(3)；所述测量模块(3)连接锁相放大器(4)，所述锁相放大器(4)连接计算机(5)。

2.根据权利要求1所述一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统，其特征在于：所述给进机构包括：

用于装设有待测试的PN结器件的样品卷盘(1.1)，

用于引导PN结器件的引导转轮(1.2)；

用于卷收已测试完的PN结器件的测试卷盘(1.3)；

所述样品卷盘(1.1)连接第一旋转机构；

所述测试卷盘(1.3)连接第二旋转机构，所述第二旋转机构通过步进电机连接驱动器(6)，所述驱动器(6)通过RS232串口或USB通信接口连接计算机(5)。

3.根据权利要求1所述一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统，其特征在于：所述样品测试台(2)包括一个具有绝缘表面和PN结器件固定槽的底座，以及用于固定PN结器件及两端电极的一组弹性压片。

4.根据权利要求1所述一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统，其特征在于：所述测量模块(3)包括：

用于与样品测试台(2)连接的测试电路；

用于量化计算的标准电容C₀；

用于对PN结器件进行检测的测量回路；

提供锁相放大器(4)的信号通道接口和参考通道接口；

基本的接口电路包括测试器件与标准电容C₀的串联回路；锁相放大器(4)的参考信号作为整个回路的激励信号；标准电容C₀上的分压信号作为锁相放大器(4)的测量信号；测量信号与锁相放大器(4)之间采用电压跟随器作为连接缓冲模块。

5.根据权利要求1所述一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量系统，其特征在于：所述计算机(5)，用于实现锁相放大器(4)的运行参数设置、PN结器件偏压控制、循环测量参数、测量信号采集、数据可视化。

6.一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量方法，其特征在于：测量模块(3)通过固定压片(7)采集的PN结器件微弱电压信号，换算为PN结器件的结电容并可实时显示出PN结器件偏置电压-结电容的关系曲线；进一步对曲线可进行自动参数变换及拟合；并根据所拟合直线结果的相关系数大小来判断PN结的类型；由其类型对应的物理模型换算PN结器件的杂质浓度分布系数或浓度梯度系数。

7.根据权利要求6所述一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：设置锁相放大器(4)的一个模拟输出端，作为待测PN结器件的反向偏置电压，设置锁相放大器(4)的工作参数、以及循环测试的工作参数；

步骤二：对于一个PN结器件，开始测量的工作：逐次改变偏置电压值，等待相应的积分时间，读取锁相信号通道的信号幅值；结合测量模块(3)中标准电容C₀的值和阻抗分压的比例关系，将测量信号转换为PN结器件结电容值；

步骤三：计算机(5)存储偏置电压与结电容的关系数据并在界面绘制曲线；同时将结电容原始数据转换为电容平方倒数和电容三次方倒数与偏置电压之间的关系，再分别对变换的数据进行线性拟合；

步骤四：根据拟合结果得到的相关系数大小，自动判断PN结的类型，包括：突变结及线性缓变结，如归为突变结模型，则计算出PN结器件低掺杂一侧杂质浓度分布系数；如归为线性缓变结模型，则计算PN结器件的浓度梯度系数。

8.根据权利要求6所述一种PN结器件杂质浓度/浓度梯度自动测量方法，其特征在于：进行大量样品自动测量时，还能够按相关系数自动给出同一批样品的类型分布。