Automatizarea măsurătorilor capacitate-tensiune utilizând Keithley 590 CV Analyzer și LabVIEW

Abstract

Scopul proiectului constă în dezvoltarea unui program pentru automatizarea măsurătorilor capacitate-tensiune utilizând Keithley 590 CV Analyzer pe platforma LabVIEW. Obiective generale: Crearea unui sistem automatizat pentru gestionarea procesului de măsurare a caracteristicilor electrice ale dispozitivelor semiconductoare. Capitolul 1. Capitolul explorează metodele tradiționale de măsurare a capacității, cum ar fi puntea Schering și puntea Kelvin, explicând principiile lor de funcționare și limitările în comparație cu dispozitivele digitale moderne. Sunt analizate dezavantajele metodelor analogice, precum dependența de intervenția umană și sensibilitatea la erori. Se pune accent pe automatizarea măsurătorilor utilizând dispozitive precum Keithley 590 CV Analyzer, subliniind avantajele acestuia în integrarea cu sistemele de automatizare moderne. Capitolul se încheie cu o prezentare a tendințelor viitoare în domeniul măsurătorilor, cum ar fi utilizarea inteligenței artificiale și a serviciilor cloud. Capitolul 2. Acest capitol se concentrează pe utilizarea semiconductorilor poroși în măsurătorile capacitate-tensiune. Sunt discutate metodele de fabricare a structurilor poroase, inclusiv gravura anodică, și parametrii critici precum adâncimea porilor, diametrul și grosimea pereților. Capitolul examinează și funcționalizarea acestor structuri cu acoperiri metalice pentru îmbunătățirea caracteristicilor electrice. De asemenea, este descris procesul de automatizare a măsurătorilor, utilizând LabVIEW și Keithley 590 CV Analyzer pentru a optimiza și accelera procesul. Capitolul 3. În acest capitol este descris procesul detaliat de dezvoltare a unui software în LabVIEW pentru automatizarea măsurătorilor capacitate-tensiune. Sunt prezentate fazele de proiectare, cum ar fi analiza tehnică a dispozitivului, elaborarea algoritmului de control și proiectarea interfeței grafice. Programul este conceput să ofere utilizatorilor funcții de setare a parametrilor, colectare automată a datelor și vizualizarea graficelor rezultate. Sunt incluse exemple de blocuri funcționale și detalii despre implementarea testării programului pe dispozitive reale. Capitolul 4. Prezintă rezultatele experimentale obținute utilizând Keithley 590 CV Analyzer și programul dezvoltat. Sunt analizate în detaliu măsurătorile efectuate pe condensatoare și diode, evidențiind precizia și eficiența programului. Sunt oferite grafice și tabele cu dependența capacității de tensiune și timp, iar concluziile subliniază potențialul extinderii programului pentru a include noi funcționalități și dispozitive.

The goal of the project is to develop a program for automating capacitance-voltage measurements using the Keithley 590 CV Analyzer on the LabVIEW platform. General objectives: Creation of an automated system for managing the process of measuring electrical characteristics of semiconductor devices. Chapter 1. This chapter explores traditional capacitance measurement methods, such as the Schering and Kelvin bridges, detailing their working principles, limitations, and the reasons for their obsolescence. The focus shifts to modern digital devices like the Keithley 590 CV Analyzer, emphasizing their advantages in accuracy, speed, and automation. Key benefits of integrating such devices into modern automation systems are discussed. The chapter concludes with a look at future trends, such as the use of artificial intelligence and cloud-based solutions for data processing and analysis. Chapter 2. This chapter delves into the use of porous semiconductors in capacitance-voltage measurements. The fabrication methods, such as anodic etching, are discussed alongside critical parameters like pore depth, diameter, and wall thickness. The chapter also highlights how metal coatings can enhance the electrical properties of porous structures. Automation of measurements using LabVIEW and Keithley 590 CV Analyzer is covered, illustrating how these tools streamline and improve the research process. Chapter 3. The chapter provides a detailed description of the software development process in LabVIEW for automating capacitance-voltage measurements. Key stages include analyzing the device's technical specifications, designing the control algorithm, and creating the graphical user interface. The program allows users to set measurement parameters, automatically collect data, and visualize results in graphical form. Examples of functional blocks and the implementation of testing on real devices are included. Chapter 4. This chapter presents experimental results obtained using the Keithley 590 CV Analyzer and the developed software. Detailed analyses of measurements performed on capacitors and diodes are provided, showcasing the precision and efficiency of the software. Graphs and tables displaying capacitance versus voltage and time are included, and conclusions emphasize the program's potential for further functionality and device compatibility.

Целью статьи является разработка программы для автоматизации измерений вольт-фарадных характеристик с использованием Keithley 590 CV Analyzer на платформе LabVIEW. Общие цели: Создание автоматизированной системы управления процессом измерений электрических характеристик полупроводниковых устройств. Глава 1: В этой главе рассмотрены традиционные методы измерения ёмкости, такие как мост Шеринга и мост Кельвина, описаны их принципы работы, ограничения и причины устаревания. Основное внимание уделено современным цифровым приборам, таким как Keithley 590 CV Analyzer, их преимуществам в точности, скорости и автоматизации. Рассмотрены возможности интеграции таких приборов в автоматизированные системы. Завершается глава обсуждением будущих трендов, таких как использование искусственного интеллекта и облачных технологий для анализа данных. Глава 2: Эта глава посвящена использованию пористых полупроводников в измерениях ёмкость-напряжение. Рассматриваются методы их создания, включая анодное травление, и анализируются ключевые параметры, такие как глубина пор, диаметр и толщина стенок. Описаны способы улучшения электрических свойств пористых структур с помощью металлических покрытий. Автоматизация измерений с использованием LabVIEW и Keithley 590 CV Analyzer представлена как важный инструмент для оптимизации исследований. Глава 3: В главе подробно описан процесс разработки программного обеспечения в среде LabVIEW для автоматизации измерений ёмкость-напряжение. Рассмотрены основные этапы: анализ технических характеристик прибора, разработка алгоритма управления и проектирование графического интерфейса. Программа позволяет задавать параметры измерений, автоматически собирать данные и визуализировать результаты. Приведены примеры функциональных блоков и тестирование программы на реальных устройствах. Глава 4: В этой главе представлены экспериментальные результаты, полученные с использованием Keithley 590 CV Analyzer и разработанного программного обеспечения. Детально описаны измерения, проведённые на конденсаторах и диодах, продемонстрирована точность и эффективность программы. Включены графики и таблицы зависимости ёмкости от напряжения и времени. В заключении выделен потенциал расширения программы и её совместимость с новыми устройствами.