Функциональная схема прибора

На рисунке 1 приведена блок - схема прибора «SemiCon - 1», состоящего из следующих блоков:

блока датчиков - это СВЧ резонатор и датчик температуры. Датчики температуры установлены в измерительном столе.

МПУ, (рисунок 5) в котором расположены блоки питания, блок измерения температуры, блок управления СВЧ генератором и измерения прошедшей через резонатор СВЧ мощности, генератор прямоугольных импульсов для управления накачкой светодиодов.

Прибор позволяет проводить измерения: удельного сопротивления, времени жизни ННЗ и температуру.

Блок измерения удельного сопротивления и измерения времени жизни полупроводников состоит из СВЧ генератора, СВЧ резонатора, СВЧ детекторной секции, диодных излучателей и МПУ. Бесконтактное измерение удельного сопротивления полупроводников предъявляет особые требования, как к конструкции СВЧ резонатора, так и к схеме регистрации.

СВЧ резонатор оснащен механизмом перемещения штыря (рисунок 2) для настройки коэффициента включения, а блок МПУ позволяет измерять прошедшую через резонатор СВЧ мощность, величина которой несет информацию о значении удельного сопротивления образца.

Датчик состоит из резонатора. Резонатор квазистатического типа образован цилиндром и индуктивным штырем.

1 - отверстие измерительное, 2 - штырь, 3 - стенка, 4 - элементы связи, 5 - металлические диафрагма, 6,7 - механизм перемещения штыря (катушка и металлическая пластина соответственно), 8 - полупроводниковый образец

Рисунок 2 - Конструкция СВЧ резонатора

Для обеспечения квазистатического режима работы резонатора все его размеры (высота и радиус) выбраны значительно меньше длины волны. Торец штыря находится соосно в измерительном отверстии верхней стенки диаметром до 150 мм, которая и является измерительным столом прибора.

Мощность от СВЧ генератора в резонатор и из резонатора поступает через петлевые элементы связи. Для обеспечения высокой добротности резонатора и продольного перемещения штырь крепится к корпусу с помощью металлической диафрагмы. Настройка коэффициента включения резонатора осуществляется продольным перемещением штыря.

СВЧ блок служит для генерации и регистрации СВЧ мощности, прошедшей через СВЧ резонатор и состоит из СВЧ генератора, вентилей и детекторной секции.

СВЧ генератор в микро - полосковом исполнении собран на двух транзисторах типа КТ640 (глава 3).

Детекторная секция служит для преобразования СВЧ мощности, поступающей с резонатора, в низкочастотное напряжения и представляет собой коаксиальную камеру, в которой размещен СВЧ диод типа Д408АП или Д405АП.

Блок МПУ предназначен (рисунок 3):

для управления СВЧ генератором и настройки резонатора с образцом на частоту СВЧ генератора и определения на данной частоте прошедшей через резонатор СВЧ мощности.

удержания работы СВЧ генератора на данной частоте.

задания режимов излучения светодиодов.

освещение п / п-образца заданными импульсами.

перевод аналогового сигнала импульсной фотопроводимости на СВЧ в цифровой.

вывод импульса фотопроводимости на экран монитора.

ИПСН - источник питания собственных нужд

УВЧ - усилитель высокой частоты

АЦП - аналогово - цифровой преобразователь

ЦАП - цифро - аналоговый преобразователь

АТ - аналоговый термодатчик

УАТ - усилитель сигнала аналогового термодатчика

ЦТ - цифровой термодатчик

ОУИ - органы управления индикацией

СТ - сторожевой таймер

ПППЗУ - перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство

ЦП - центральный процессор

УН - усилитель напряжения

Блок измерения температуры предназначен для определения температуры измерительного стола с исследуемым полупроводниковым образцом и температуры СВЧ резонатора и состоит из цифрового датчика температуры и МПУ

Для сбора и обработки аналоговых сигналов, управления блоками прибора и связи прибора с ПК служит МПУ.

Для определения величины удельного сопротивления этого образца необходимо знать зависимость прошедшей через резонатор СВЧ мощности от значений удельного сопротивления во всей области от 10-2 до 5·10+4 Ом · см. Для этого проводится калибровка прибора.

Работа МПУ

МПУ выполнен в виде блока прямоугольной формы, расположенной в передней части прибора «SemiCon - 1» на шасси.

В состав МПУ входят следующие блоки и системы:

микропроцессорное устройство с узлами обработки аналоговых данных;

формирователь импульсов управления светодиодами;

формирователь напряжений управления генератором СВЧ;

источник питания +24В;

источник питания +12В

усилитель сигнала детектора;

усилитель сигнала емкостного датчика;

Микропроцессорное устройство формирует требуемые напряжения управления генератором СВЧ, импульсы управления светодиодным излучателем, оцифровывает и обрабатывает сигналы с выхода СВЧ детектора, обрабатывает сигналы органов управления, расположенных на передней панели прибора, принимает команды от системы управления верхнего уровня, обеспечивая измерения требуемых параметров.