C-V MÉRÉS TÖRTÉNETE NÁLUNK

(Vágó György)

A C-V fogalma

A címben szereplő C-V mérés a fontos szerepet játszott/játszik a félvezető gyártásban.

„A C-V mérés fő célja, hogy információt adjon a MOS a rendszer

töltésviszonyairól, és a kész eszköz várható működéséről, még annak

elkészülte előtt. Ezek a technológiát jellemző információk a MOS

rendszer C-V görbéjének elemzéséből kaphatók meg.” [2]

A C-V nevű mérés magyarázata — a szakmán kívülieknek egyszerűsítve — az alábbi: az úgynevezett MOS struktúrájú (fém [M], oxid [O], félvezető [S] eszközöknél az oxid (szigetelő réteg) tulajdonságairól információt ad. Az oxid réteg vastagsága miatt van kapacitása „C”, ennek értéke kismértékben változik a ráadott feszültségtől „V” is függ.

Ezen összefüggés vizsgálata a C-V mérés.

Hasonló a probléma a félvezető diódák zárórétegénél.

A dolgot úgy képzelhetjük el, mint egy dobot. A két oldal képezi a kapacitást, a dobot verve a két oldal távolsága a verés nagyságától függ.

A „C” ezt a változó kapacitást, a „V” a feszültség (a dobverés)

Műszaki kifejezéssel a C-V a „feszültségfüggő kapacitás”.

Nálunk

1958- kerültem a HIKI elektroncső laboratóriumába. (EIVRT 17 épület 3. emelet.)

Ez az idő jellegzetesen a hazai TV gyártás kezdeti/kísérleti ideje volt. Ekkor már alkalmaztak félvezető eszközöket, jellegzetesen diódákat.

A TV készülékek fontos eleme volt az úgynevezett „aránydetektor” ami a hang vivőfrekvencia (10,5 MHz) egyenirányítást végezte.

Ez két diódát tartalmazott, és az eszköz csak akkor működött helyesen, ha két dióda „egyforma” volt. Ezért a gyártó (EIVRT) úgy döntötte el, hogy a fenti eszközbe behelyezett egy diódát és a másodikat addig cserélte, míg a két dióda alkalmazható párt alkotott, melyet oszcilloszkóppal ellenőriztek. (Ez esetben TV-ben alkalmazva, az aránydetektort, a hang nem volt torzított.)

Ennek következménye az volt, hogy a napi 10000 darab legyártott diódákból 4!!! párat sikerül átadni az Orionnak. Ez természetesen visszafogta a TV gyártást, és a helyzet tarthatatlanná vált. Ezért laboratóriumunkat bízták meg azzal, hogy állapítsuk meg végre, hogy mi az „egyforma”.

A kutatási feladatot én kaptam meg, két konzultánssal: dr. Fischer Ferenc laborvezető helyettessel, és dr. Komarik György egyetemi docenssel.

Több havi közös kutató munka eredménye volt egy (általam készített) deszkamodell, melynek segítségével mérhető lett, az általam elnevezett „dinamikus kapacitás”. Két paraméternek — értelemszerűen az adott feszültségnél mérhető kapacitás — kell azonosnak lenni, hogy „párt” alkothasson.

A paramétereket — mérhető tartományát— 10 részre osztottam, és egy olyan dobozt készítettem, melynek 10x10 rekesze volt. A két paraméter határozta meg, hogy melyik rekeszbe kerülnek a mért diódák. Egy rekeszben lévők mind párt alkottak.

A deszkamodell elkészültével, és eredményének ismeretében, a gyártás irányítói — gyakorlatilag — az asztalomról lekapva vitték azt el. Ezzel és még egyetlen hasonló készülék segítségével a napi gyártást mérni és szállítani tudták.

Az eredményeket a Tungsram Technische Mitteilungen c. lapban publikáltuk 1961-ben, és ezzel az ügy részemről befejeződött (legalább is azt hittem). [1,3]

További munkáim csak távolról kapcsolódtak a félvezetőkhöz, ezért nem is voltam „naprakész” a témában.

Tíz év múlva harmadmagammal (Hermann Ákos, Valkó Ágnes) félvezető konferenciára utaztunk. Itt Ági említette a C-V mérést. Ez nekem nem ismert fogalom volt, ezért elmagyaráztattam magamnak.

Nagy meglepetésemre kiderült, hogy a C-V mérés mindenben megegyezik a mi 10 évvel ezelőtt kidolgozott „Dióda párválogatás” címmel publikált megoldásunkkal, annyira, hogy a mérési frekvencia (10,5 MHz) megegyezett az általunk használttal.

Mi ezt azért választottuk, mert a fent említett aránydetektor ezen a frekvencián működött. (Hang vivő frekvenciája volt.)

A C-V méréshez tetszőleges frekvenciát választhattak volna.

Végül is az általam annakidején „dinamikus kapacitás” elnevezés = C-V. Feszültség függő kapacitás.

Sajnos annak idején nem tudtuk, hogy mit „fedeztünk fel”, és a szabadalmazás lemarad. Természetes mikor kiderült, hogy a két dolog azonos, erről már nagyon lemaradtunk.

Azóta a mérés frekvenciája széles sávban változott egészen 1-2Hz-ig.

Jelenleg a C-V mérés már egyetemi gyakorlat tárgya.[2.]

1.) F.Fischer,G.Komarik,G,Vágó:
Messung der dynamischen Kapazität von Germaniumdioden

Tungsram Technische Mitteilungen VI. N.2 p.53 1961.

2.) http://www.eet.bme.hu/publications/e_books/eltechlab/ujmelab5.pdf

3.) A cikk: