Способ определения свч шумовой температуры полупроводника
Иллюстрации
Показать всеРеферат
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВЧ ШУМОВОЙ TE D1EPATУPЫ ПОЛУПРОВОДНИКА, основанный на измерении мощностей Р и Pf, шума, излучаемых соответственно исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума в отрезок волновода через элемент связи в виде прямоугольной щели, ширина h в которой меньше ее длины и толщины d исследуемого полупроводника не менее чем в 10 раз, отличающийс я тем, что, с целью измерения распределения шумовой температуры по нормали к поверхности исследуемого полупроводника, последовательно увеличивают ширину прямоугольной п . 4h, щели до величины Ь„, h + где 1, 2, 3, ..., а h шаг соответувеличения ширины, измеряют р(к| ветственно мощности Р р , ... г , . . д излучаемые через прямоугольные щели исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума, а распределение шумовой температуры по нор (Л мали к поверхности исследуемого полупроводника определяет по формуле (liairjLhi). h n - Рд hn-n к7 ртг IT г nhn.i n где Т - температура шума калиброванного источника шума.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
ИЛ
РЕСПУБЛИК (19) (11)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
) ц+1 11„
2 / P ÄÄ++ hÄÄ
Тк)
>h „б1
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3589472/24-09 (22) 04.05.83 (46) 07.07.85. Бюл. У 25 (72) А.М. Коннн и А.В. Приходько (7i) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников
АН Литовской ССР (53) 621.317.39(088.8) (56) Денис В., Пожела Ю. Горячие электроны. Вильнюс, Иинтис, 1971, с. 220.
Авторское свидетельство СССР
У 987539, кл, (: 01 R 29/26, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВЧ ШУМОВОЙ ТЕМИЕРАТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКА, осно- ванный на измерении мощностей Р„ и
Р„ шума, излучаемых соответственно (к1 исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума в отрезок волновода через элемент связи в виде прямоугольной щели, ширина h в кото-, 4(513 С 01 R 29/26 G 01 Я 22 00 рой меньше ее длины и толщины d исследуемого полупроводника не менее чем в 10 раэ, отличающийс я тем, что, с целью измерения распределения шумовой температуры по нормали к поверхности исследуемого полупроводника, последовательно увеличивают ширину прямоугольной щели до величины и„+ = Ь„ + и а)3, где n= 1, 2, 3, ..., dh„ — шаг увеличения ширины, измеряют соответветственно мощности Р „+1, ... Р „б (к1 излучаемые через прямоугольные щели исследуемым полупроводником и калиброванным источником шума, а распределение шумовой температуры по нормали к поверхности исследуемого полупроводника определя1бт по формуле где Т„ — температура шума калиброванного источника шума.
1166023 2
h1 Ü
Ф d< сну d T(x)q(g„y 2)=А Т вЂ” (1) о о о (2) Р =p т(г) dV
Ч (4) Проводя аналогичные рассуждения для прямоугольной щели 2 шириной
h,,h, ... получаем рекурентную формулу
Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может использоваться при исследов нии неоднородных полупроводников, например, тонких пленок на подложке, 5 а также эффектов неоднородного разогрева в сильных электрических и магнитных полях.
Цель изобретения — измерение распределения шумовой температуры по нормали к поверхности полупроводника.
На чертеже приведена конструкция устройства для определения СВЧ шумовой температуры полупроводника, Устройство для определения СВЧ I5 шумовой температуры полупроводника содержит отрезок волновода 1, элемент связи в виде прямоугольной щели 2, элемент 3 локализации электромагнит« ного поля, исследуемый полупровод- 20 ник 4.
Способ определения СВЧ шумовой температуры полупроводника реализуется следующим образом.
Излучение шумовой мощности через элемент 3 локализации происходит из эффективного излучающего объема 5.
Изменяя ширину прямоугольной щели, тем самым меняем толщину эффективного излучающего объема 5. 30
Согласно волноводной форме закона Кирхгофа полная излучаемая мощность где Т вЂ” температура исследуемого полупроводника 4;
Ч вЂ” объемная плотность тепловых потерь падающей волны в ис- 40 следуемом полупроводнике 4 (для той моды и частоты, на которых исследуется излучение).
Пусть температура исследуемого 45 полупроводника 4 в области, расположенной над прямоугольной щелью 2, является функцией только координаты х:T(r) = Т(х). Тепловые потери отличны от нуля лишь в области 50
h>x зО, h)y7>0, B+z > 0 где а — длина прямоугольной щели 2, h — его ширина.
Пусть ширина прямоугольной .шели
Й
2 равна Ь1, причем Ь1«4 —, где с1— его толщина. Тогда излучаемая в отрезок волновода 1 мощность равна, где
"1=Р "К " " a (Х1 ДZ) . о о о
Увеличиваем ширину прямоугольной щели2доЬ =hÄ+dh, О где a h — . Для мощности излуча10
1 емой в отрезок волновода 1, имеем
1 2 1 2 сс
, Р "x è„,т<. 1 „,, о о
1 Ь
=Д т — 1+4 т 1 2
2 2 3 2 о2 а где
"2 =Р 1х у "z %("1»); о 2 1 сс
4 4„uzi (х у z).
11 0 о
Аналогичным образом для однородного нагретого тела с температурой
Т„ имеем р к) А Т Р = А Т„+ АоТ„., (3)
Из выражений (1)- (3) находим
Как показывает эксперимент
1 2
А„h (6) т.е. тепловые потери в исследуемом полупроводнике 4 пропорциональны объему, в котором происходит поглощение энергии волны. Поэтому из выражений (5) и (6) получаем
Т(hq
2 h1 к
Т(1 1 п 1 ьрл+1 1 11 1 РоТ
1166023
Составитель P. Кузнецова
Техред М.Кузьма
Корректор Е.Сирохман
Редактор Н. Данкулич
Заказ 4306/40 Тираж 748 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 з
Выбор шага измерений dh (— о
10 обусловлен точностью измерений температуры. В случае, когла .погрешность определения СВЧ-мощности измерительным приемникомаоставляет 10Х, d достаточно выбрать dh = — .
Йспольэование предлагаемого способа измерения СВЧ шумовой темпера-, туры полупроводника обеспечивает измерение шумовой температуры в любой области объема полупроводника, что особенно важно при исследовании неоднородно разогретых систем.