高频光电导衰减法少子寿命测试仪设计

论文摘要

随着微电子工业的发展,对于材料和器件的质量有了更高的要求,对少子寿命的测量也更加重视起来。少子寿命是半导体材料和器件的一个重要参数,对半导体器件的正向压降、开关速度以及发光二极管的发光效率都有影响。因此,准确地测得这个参数,对于半导体器件制造等行业具有重要意义。少子寿命的测试方法有很多种,包括直流光电导衰减法、准稳态光电导衰减法、高频光电导衰减法和微波反射光电导衰减法等,文章通过对几种具有代表性的测量少子寿命的方法进行对比分析,最终认为高频光电导衰减法最适合实验室研究。其优点是对样品的几何尺寸要求不高,在测量时不必制作欧姆电极,可以非接触、无损的测量样品少子寿命,样品较少受到污染。本文重点介绍了高频光电导衰减法少子寿命测试系统。测试系统包括模拟电路部分和单片机部分。模拟部分电路包括20MHz高频源发生电路,功率放大电路,检波电路。单片机选用PIC16F877单片机为核心,主要负责信号的采集,数据分析和数据输出。其中用到了MSSP模块的SPI工作模式和I2C工作模式,CCP模块的输入捕捉工作模式和脉宽调制输出工作模式等。系统软件设计以MPLAB IDE v8.10为开发平台,采用C语言进行了编程。所设计的高频源电路可以产生20MHz正弦波,正弦波经过功率放大器最高峰峰值可达±5V左右,单片机程序调试通过,最终制作了PCB版。通过测试与调试,可以产生20MHz,峰值为±2.5V的正弦波,基本达到设计要求。由于高频源对整体电路的影响波形不稳定。改进方法是把高频源部分单独做成一块电路板并用金属密封。

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第一章绪论

1.1 本课题研究的理论意义和实际意义

1.2 本课题国内外的研究情况

1.3 本文的主要研究工作

第二章少子寿命测量方法分析

2.1 少子寿命的基本概念

2.2 非平衡少数载流子的产生

2.3 非平衡少数载流子的复合

2.4 测量少子寿命的方法

2.4.1 准稳态光电导衰减法

2.4.2 扩散长度法

2.4.3 双脉冲法

2.4.4 光电磁法

2.4.5 表面光电压法

2.4.6 直流光电导衰减法

2.4.7 高频光电导衰减法

2.4.8 微波反射光电导衰减法

2.5 本章小结

第三章模拟部分设计

3.1 高频源电路的设计

3.2 光源的选择

3.3 放大电路的设计

3.4 检波电路的设计

3.5 本章小结

第四章单片机软/硬件设计

4.1 PIC单片机介绍

4.1.1 单片机的应用

4.1.2 PIC单片机的特点和型号

4.1.3 系统时钟介绍

4.2 程序介绍

4.2.1 键盘模块

4.2.2 显示模块

2C模块'>4.2.3 I²C模块

4.2.4 输入捕捉模块

4.2.5 脉宽调制（PWM）输出工作模式

4.3 本章小节

第五章结论

参考文献

附录A 前面板版图

附录B 主控板版图

在学研究成果

致谢

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