Методика измерений

Для определения зависимости τ(Т) обычно применяют метод модуляции проводимости.

Этот метод использует явление модуляции распределенного со­противления точечного контакта металла с полупроводником при введении неосновных носителей, для чего применяется импульс тока. Спустя некоторое время (время задержки), в течение которого происходит рекомбинация и диффузия носителей, введенных первым импульсом, подается второй импульс.

На рис. 2 показана пара импульсов тока, приложенных к образцу со временем задержки . Уменьшение сопротивления, происходящее при введении неосновных носителей, приводит к уменьшению падения напряжения на точечном контакте.

Так как в импульсе ток остается постоянным, импульс напряжения имеет спад, обусловленный возрастанием концентрации носителей. После прекращения первого импульса тока концентрация неосновных носителей уменьшается в результате рекомбинации, вследствие чего сопротивление контакта начинает возрастать со временем, возвращаясь к исходной величине.

Error: Reference source not found

Рис. 2. Пара импульсов тока (вверху) и напряжения (внизу), поданных со временем задержки t_з

На рис. 3 видно, как с увеличением времени задержки уменьшается разница между первым и вторым импульсами. Когда время задержки становится больше времени жизни, второй импульс сравнивается с первым.

Error: Reference source not found

Рис. 3. Зависимость амплитуды импульсов от времени задержки

Огибающая импульсов описывается экспоненциальной функцией времени, как и концентрация неосновных дополнительных носителей:

, (3)

где  – высота первого импульса;  – второго импульса.

Соответственно время жизни

. (4)

Описанная методика измерения имеет большие преимущества, основным из которых является возможность измерения τ в образце произвольной формы и размеров. Образец укрепляется на базовом электроде, и к нему подводится единственный точечный электрод.

Блок-схема экспериментальной установки для измерения времени жизни неосновных носителей заряда в полупроводнике методом модуляции проводимости показана на рис. 4.

Error: Reference source not found

Рис. 4. Блок-схема измерительной установки

От генератора 1 прямоугольный импульс напряжения подается на вход генератора постоянного тока 4 и одновременно через линию задержки на генератор 2 для его запуска. Импульс напряжения с генератора 2 также подается на вход генератора тока 4, который представляет собой сопротивление, включенное последовательно с образцом полупроводника. Величина этого сопротивления подобрана так, что ( – сопротивление образца и точечного контакта). Поэтому при изменении сопротивления ток через образец практически остается постоянным. Линия задержки позволяет плавно изменять время задержки между первым и вторым импульсами.

Так как величина импульсов напряжения, возникающих на точечном контакте при прохождении через него импульсов тока, получается весьма большой, перед входом осциллографа включается ограничитель импульса 5. Это позволяет избежать перегрузки входа осциллографа 6. Синхронизация развертки осциллографа 6 производится от генератора 1.