專利名稱：變溫肖特基二極管特性測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于研究有關半導體器件溫度特性的測試技術，具體涉及一種可以直接 測定肖特基二極管的特征參數及其溫度特性的測試儀。
背景技術：
目前，肖特基二極管廣泛應用在太陽能電池、各種探測器和傳感器、微波器件和大規(guī) 模集成電路中。有關肖特基接觸理論、實驗研究方法、器件制作和應用一直受到人們廣泛
的重視。
肖特基勢壘器件的不斷發(fā)展推動了界面物理和材料物理的深入研究，并在大功率、耐 高溫、高速、低噪聲器件的應用中取得了重大進展，準確地測量肖特基二極管勢壘高度^>6、 有效理查德常數A 理想因子n和串聯(lián)電阻R等關鍵參數在相關器件的研制中具有重要意 義。
目前，肖特基勢壘測量的基本實驗方法主要有四種正向電流-電壓法(I-V法)、電 容-電壓(C-V法)、激活能法和光電法，以上四種方法都有各自的優(yōu)缺點。采用上述任何 一種方法不能同時測得肖特基二極管的勢壘高度^)6、有效理査德常數A 理想因子n和 串聯(lián)電阻R，測量效率較低，尤其是測量樣品數量較大時，既浪費時間和人力，成本又高。

實用新型內容
本實用新型克服了現有技術中的不足，提供了一種變溫肖特基二極管特性測試儀。采 用該測試儀可直接獲得肖特基二極管的勢壘高度^A、有效理査德常數A"、理想因子n和 串聯(lián)電阻R。
本實用新型的技術方案是
一種變溫肖特基二極管特性測試儀，其特征在于，包括 一變溫系統(tǒng)，用于改變肖特基二極管的溫度，測得溫差電動勢信號；
一數據采集系統(tǒng)，用于對肖特基二極管兩端施加電壓信號，收集肖特基二極管兩端的
電壓數據和流過肖特基二極管的電流數據，以及獲得溫差電動勢數據；
和一計算機控制系統(tǒng)，用于對數據采集系統(tǒng)進行控制，并根據數據采集系統(tǒng)的數據信A、有效理查德常數A"、理想因子n和串聯(lián)電阻R。 變溫系統(tǒng)可包括一杜瓦瓶、 一恒溫器和一加熱裝置，與加熱裝置連接的恒溫器設置在
杜瓦瓶內，肖特基二極管固定在恒溫器上，杜瓦瓶內裝液氮，給恒溫器提供降溫的冷源，
在恒溫器上設有熱電偶，用于測量肖特基二極管的溫度，產生溫差電動勢信號。
加熱裝置包括一加熱電阻絲，該加熱電阻絲連接一直流穩(wěn)壓電源、 一溫度控制儀和一
繼電器。
所述恒溫器可為一T型銅體，熱電偶和肖特基二極管固定在恒溫器的端部平臺上，所 述加熱電阻絲纏繞在T型銅體的底柱上。
加熱裝置還包括一溫度傳感器，用于測量加熱電阻絲的溫度，溫度傳感器的信號加在 一溫度控制儀上，該溫度控制儀設定一個溫度值用于比較溫度傳感器測到的溫度，隨后輸 出信號控制所述繼電器的通斷。
所述溫度傳感器可為電阻溫度傳感器，該電阻溫度傳感器與所述加熱電阻絲直接接觸。
所述恒溫器的端部平臺上表面粘貼一云母片，該云母片起絕緣作用，云母片上表面再 固定一銅片，在該銅片上，用具有彈性的磷銅片壓住肖特基二極管樣品和熱電偶。
數據采集系統(tǒng)可包括一數據釆集卡和一電路板，數據采集卡用于對肖特基二極管的兩 端施加電壓信號，并實時采集經電路板放大之后的肖特基二極管兩端的電壓數據、流過肖 特基二極管的電流數據，以及熱電偶的溫差電動勢數據。
本實用新型變溫系統(tǒng)可以提供一個78K-460K范圍內的任一穩(wěn)定溫度環(huán)境。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是
本實用新型將I-V法與激活能法結合，采用計算機自動控制，實現了智能控制測量， 提高了測量精度，用軟件處理數據，直接獲得計算結果，測量效率大大提高。此外，肖特 基樣品更換方便。
本實用新型樣品加熱采用溫度控制儀控制，溫度控制儀和樣品加熱絲處的電阻溫度 傳感器相連，通過電阻溫度傳感器測量出加熱絲的溫度。如果需要改變樣品溫度，可直接 在溫度控制儀上設定，溫度控制儀自動控制加熱絲加熱過程，直到溫度穩(wěn)定在設定的數值。
由于加熱絲和樣品有一定距離，溫度穩(wěn)定之后二者之間有一定的溫差，故不能用加熱 絲的溫度代替樣品溫度，本實用新型利用熱電偶測量樣品溫度，精度高，穩(wěn)定可靠。

圖1為本實用新型肖特基二極管特性測試儀的結構框圖； 圖2為本實用新型肖特基二極管特性測試儀恒溫器結構圖； 圖3為本實用新型肖特基二極管特性測試儀的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述
本實用新型肖特基二極管特性測試儀的設計原理如下通過編寫計算機程序控制數據 采集系統(tǒng)，讓數據采集系統(tǒng)輸出電壓信號加到待測肖特基二極管兩端；利用變溫系統(tǒng)控制 肖特基二極管的溫度，然后利用數據采集系統(tǒng)收集肖特基二極管兩端的電壓、流過肖特基 二極管的電流和肖特基二極管處的溫差電動勢，最后利用計算機程序從數據采集系統(tǒng)獲取 這三個信號并計算出肖特基二極管的四個參數。
本實用新型變溫肖特基二極管特性測試儀包括變溫系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)和計算機控制 系統(tǒng)，如圖l所示。變溫系統(tǒng)包括杜瓦瓶、恒溫器和加熱裝置，數據采集系統(tǒng)包括一土15V 直流穩(wěn)壓電源、 一個PCI-1716數據采集卡、 一電路板、 一個毫伏表、三個電壓表和一個 電流表。計算機控制系統(tǒng)包括一臺完整的微機、配套測試軟件和測試軟件使用視頻。
恒溫器選用銅材料加工，銅的熱容較大，有利于提供一個穩(wěn)定的溫度環(huán)境。恒溫器結
構如圖2所示，其結構為一 T型銅體1， T型銅體1包括一平臺和平臺下方的圓形底柱， 在底柱上繞有加熱電阻絲4， Pt電阻溫度傳感器7與電阻絲4接觸。T型銅體1的平臺也 是圓形，其上表面利用絕緣導熱膠粘貼一塊直徑比平臺稍小的云母片8，該云母片起絕緣 作用，云母片8上表面固定一銅片6，該銅片6上面安放樣品3和銅-康銅熱電偶2，利用 具有彈性的磷銅片5壓住樣品3，這里銅片作為樣品的一個電極，磷銅片作為樣品的另一 個電極。
銅-康銅熱電偶的測溫原理是銅-康銅的熱端置于測溫點，該測溫點位于樣品3的附 近，冷端置于參考點(可選擇冰水混合物為參考點，它的溫度是零攝氏度)，測出溫差電 動勢，通過査電動勢-溫度對應表得到測溫點的溫度。
請參閱圖3，本實用新型的設計電路圖主要有兩大塊構成，左側是加熱電路，Pt電阻 溫度傳感器與纏繞在恒溫器上的加熱電阻絲接觸，其信號反饋給溫度控制儀AL808。在溫 度控制儀面板上設定一個溫度，該加熱系統(tǒng)開始工作，自動將加熱絲溫度穩(wěn)定在設定值。 電路圖的右側是數據采集系統(tǒng)電路，樣品的三種信號通過電路板放大然后被PCI-1716數 據采集卡收集，隨后利用計算機配套測試軟件處理這些數據。本實用新型測試儀的測試過程把待測肖特基二極管安裝到恒溫器的端部平臺上，啟 動配套測試軟件，在軟件界面端壓設定框內輸入一個電壓數值，點擊確定后，該軟件控制 PCI-1716數據采集卡輸出一電壓信號并通過電路板的電壓跟隨器電路加在待測樣品的兩 端，同時該電路板的放大電路把樣品兩端的電壓信號和流過樣品的電流信號放大并傳送給
PCI-1716數據釆集卡，計算機控制系統(tǒng)利用配套測試軟件讀取數據采集卡所采集到的電流
和電壓信號，通過相應的處理得到樣品的一組電壓和電流值。接著在軟件界面端壓設定框 內改變一個電壓值，點擊確定之后得到樣品的另一組電壓和電流值，多次改變端壓并測量， 就得到樣品的多組電壓和電流值。這個過程也可以自動完成，即設定一個起始電壓，設定 掃描范圍和掃描增量，然后開始掃描，同樣會得到樣品的多組電壓和電流值，區(qū)別在于這
個自動化方案所得到的數據中電壓只能是等間距變化的。值得注意的是測量樣品的多組 電壓和電流數據時必須保持樣品溫度恒定，即反應樣品在某一溫度下的電壓電流關系。
在溫度控制儀AL808面板上設定一個新的溫度值，等待加熱系統(tǒng)工作，讓樣品穩(wěn)定在 該溫度。采用銅-康銅熱電偶測量，得到溫差電動勢信號經過電路板的放大電路放大并被 PCI-1716數據采集卡采集，計算機控制系統(tǒng)利用配套測試軟件從數據采集卡獲取該溫差電 動勢信號并顯示，同時利用參考點溫度(零攝氏度)計算出樣品實際溫度并且顯示。
然后重復前面的電壓電流測量工作就得到新的溫度下樣品的電壓電流關系。在肖特 基二極管參數測量中，需要測多個溫度值下二極管的電壓電流關系，測量完畢后利用配套 測試軟件即可算出肖特基二極管的勢壘高度^^、有效理查德常數A"、理想因子n和串聯(lián) 電阻R。
本實用新型除采用銅-康銅熱電偶測溫外，還可以采用銅-金鐵、鎳鉻-金鐵、正常銀-金鐵、鎳鉻-康銅和鎳鉻-鎳鉛等熱電偶。
以上通過詳細實施例描述了本實用新型所提供的肖特基二極管特性測試儀，本領域的 技術人員應當理解，在不脫離本實用新型實質的范圍內，可以對本實用新型做一定的變形 或修改；其制備方法也不限于實施例中所公開的內容。
權利要求1、一種變溫肖特基二極管特性測試儀，其特征在于，包括一變溫系統(tǒng)，用于改變肖特基二極管的溫度，測得溫差電動勢信號；一數據采集系統(tǒng)，用于對肖特基二極管兩端施加電壓信號，收集肖特基二極管兩端的電壓數據和流過肖特基二極管的電流數據，以及獲得溫差電動勢數據；和一計算機控制系統(tǒng)，用于對數據采集系統(tǒng)進行控制。
2、 如權利要求1所述的測試儀，其特征在于，變溫系統(tǒng)包括一杜瓦瓶、 一恒溫器和 一加熱裝置，與加熱裝置連接的恒溫器設置在杜瓦瓶內，肖特基二極管固定在恒溫器上， 杜瓦瓶內裝液氮，給恒溫器提供降溫的冷源，在恒溫器上設有熱電偶，用于測量肖特基二 極管的溫度，產生溫差電動勢信號。
3、 如權利要求2所述的測試儀，其特征在于，加熱裝置包括一加熱電阻絲，該加熱 電阻絲連接一直流穩(wěn)壓電源、 一溫度控制儀和一繼電器。
4、 如權利要求3所述的測試儀，其特征在于，所述恒溫器為一T型銅體，熱電偶和 肖特基二極管固定在恒溫器的端部平臺上，所述加熱電阻絲纏繞在T型銅體的底柱上。
5、 如權利要求3或4所述的測試儀，其特征在于，加熱裝置還包括一溫度傳感器， 用于測量加熱電阻絲的溫度，溫度傳感器的信號加在一溫度控制儀上，該溫度控制儀設定 一個溫度值用于比較溫度傳感器測到的溫度，隨后輸出信號控制所述繼電器的通斷。
6、 如權利要求5所述的測試儀，其特征在于，所述溫度傳感器為電阻溫度傳感器， 該電阻溫度傳感器與所述加熱電阻絲直接接觸。
7、 如權利要求4所述的測試儀，其特征在于，所述恒溫器的端部平臺上表面粘貼一 云母片，云母片上表面再固定一銅片，在該銅片上，用具有彈性的磷銅片壓住肖特基二極 管樣品和熱電偶。
8、 如權利要求1所述的測試儀，其特征在于，數據釆集系統(tǒng)包括一數據采集卡和一 電路板，數據釆集卡用于對肖特基二極管的兩端施加電壓信號，并實時釆集經電路板放大 之后的肖特基二極管兩端的電壓數據、流過肖特基二極管的電流數據，以及熱電偶的溫差 電動勢數據。
專利摘要本實用新型提供了一種變溫肖特基二極管特性測試儀，屬于肖特基二極管測試技術領域。該測試儀包括一變溫系統(tǒng)、一數據采集系統(tǒng)和一計算機控制系統(tǒng)，變溫系統(tǒng)用于改變肖特基二極管的溫度，測得溫差電動勢信號；數據采集系統(tǒng)用于對肖特基二極管樣品的兩端施加電壓信號，收集肖特基二極管兩端的電壓數據和流過肖特基二極管的電流數據，以及獲得溫差電動勢數據；計算機控制系統(tǒng)用于對數據采集系統(tǒng)進行控制，并根據數據采集系統(tǒng)的數據信息，計算出肖特基二極管的勢壘高度qφ_b、有效理查德常數A^**、理想因子n和串聯(lián)電阻R。本實用新型可直接獲得肖特基二極管的特性參數，提高了測量效率。
文檔編號G01K7/02GK201425615SQ200920106228
公開日2010年3月17日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者冉書能, 劉國超, 鼎 孫, 坤 荀, 蔣瑩瑩, 賈春燕, 邢啟江 申請人:北京大學