[发明专利]太赫兹渡越时间器件开关瞬态电流波形及参数测量装置

说明书

本发明提供一种太赫兹渡越时间器件开关瞬态电流波形及参数测量装置，包括单片机、显示单元、高频脉冲电流源电路、阻断脉冲电压源电路、开关瞬态电流波形检测电路和开关瞬态电流信号处理电路。该单片机给高频脉冲电流源电路下发第一脉冲信号及给开关瞬态电流波形检测电路下发第一检测指令时，接收开关瞬态电流信号处理电路的待测太赫兹渡越时间器件瞬时导通的瞬态电流信号，或给阻断脉冲电压源电路下发第二脉冲信号及给开关瞬态电流波形检测电路下发第二检测指令时，接收开关瞬态电流信号处理电路的待测太赫兹渡越时间器件瞬时阻断的瞬态电流信号。实施本发明，得到器件正向导通、反向阻断的瞬态电流波形及参数，提高测量可靠性，降低操作难度。

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种太赫兹渡越时间器件开关瞬态电流波形及参数测量装置。

背景技术

与普通的半导体二极管、三极管、场效应管、激光二极管、光电探测器等器件不同，太赫兹渡越时间器件的工作频率在0.1～10太赫兹或者波长在0.03～3毫米范围。太赫兹波具有高透射性、低能量性、吸水性、相干性、指纹性、瞬态性等特点，在天文学、医学成像、无损检测、安全检查、宽带通信、电子对抗、雷达、电磁武器等领域具有广泛的应用前景。太赫兹波的瞬态性即它的脉冲宽度非常窄(皮秒量级)，可以方便地对各种材料包括液体、气体、半导体、高温超导体、铁磁体等进行时间分辨光谱的研究，而且通过取样测量技术，能够有效地抑制背景辐射噪声的干扰。

不同于肖特基二极管、功率二极管、发光二极管、光电二极管的结构，太赫兹渡越时间器件具有P+/P/N+、N+/N/P+单漂移区和N+/N/P/P+双漂移区等单雪崩区型结构，以及N+/P/P/N/N/P+型双雪崩区型结构，太赫兹渡越时间器件都工作于雪崩状态。按照经验公式W_n(p)＝0.37V_sn(sp)/f_d[W_n(p)为N(P)漂移区的宽度，f_d为设计频率，V_sn(sp)为电子(空穴)的漂移速度]设计的渡越时间器件[S.M.Sze,Kwok K.NG,Physics of semiconductor devices,3^rded.,Wiley,New York,2007,Chapter 9.]，当f_d处于太赫兹波段，W_n(p)在10¹～10²纳米量级范围，导致太赫兹渡越时间器件的开关瞬态过程非常短暂，数值模拟结果为101纳秒量级。为了区别渡越时间器件发射的太赫兹波窄脉冲与它在开关过程出现的瞬态电流波形，必须掌握太赫兹渡越时间器件开关瞬态过程的电流波形及参数情况，才能合理地使用太赫兹渡越时间器件，发挥其应有的效能。