一种手持式半导体少子寿命测试仪的制作方法

本实用新型涉及半导体少子寿命测试领域，尤其涉及一种手持式半导体少子寿命测试仪。

背景技术：

少数载流子寿命(简称少子寿命)是晶体中非平衡少数载流子由产生到复合存在的平均时间间隔，等于非平衡少数载流子浓度衰减到初始值的1/e(e＝2.718)所需的时间，又称少数载流子寿命，体寿命，单位为μs。少子寿命是半导体材料的一项重要参数,它对半导体器件的性能、太阳能电池的效率都有重要的影响。半导体材料的少子寿命是评估半导体材料的重要参数之一。作为工艺调整以及材料区分的依据,少子寿命的准确测量具有重要的实际意义。

目前，现有手持式半导体少子寿命测试仪均为台式设备，由上位机(计算)和下位机(测试)组成的一套测试系统，整套系统需固定在室内进行测量，无法直接运用到半导体生产车间进行实时测量，测量过程复杂，需专业人员来操作上位机来测量，操作步骤繁琐，效率低。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种手持式半导体少子寿命测试仪，包括：仪器本体，分别与仪器本体连接的电源线以及探测装置；

仪器本体上设有显示屏，电源开关按键，复位开关按键，激光器开关按键，激光器升档按键，激光器降档按键，显示屏亮度调节旋钮；

仪器本体内部设有红外激光器，主板以及用于给测试仪内部元件供电的电源单元；

主板上设有单片机，恒流源选档模块，AD采集模块，激光器驱动电路，程序编译电路；

复位开关按键，激光器开关按键，显示屏，恒流源选档模块，程序编译电路分别与单片机连接；

探测装置探测被测元件的数据信息，并通过AD采集模块将采集的数据信息传输至单片机；

红外激光器通过激光器驱动电路与单片机连接，激光器驱动电路用于使单片机根据激光器开关按键的输入指令，控制红外激光器启停；

激光器升档按键，激光器降档按键分别与恒流源选档模块连接，用于使用户通过激光器升档按键或激光器降档按键调节档位；

电源开关按键与电源单元连接，电源开关按键控制电源单元的通断；

显示屏亮度调节旋钮与显示屏连接，显示屏亮度调节旋钮调节显示屏的亮度。

优选地，仪器本体包括：手握部和显示区；

手握部外部包裹有橡胶层，手握部的两个侧边设有防滑橡胶凸起；

仪器本体的顶端设有与探测装置相适配连接的插孔。

优选地，恒流源选档模块包括：恒流源发生电路，电感L1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，接线器U3，运放器LM1，场效应管Q1，选档开关；

电感L1第一端接+5v电源，电感L1第二端分别接电阻R1第一端，运放器LM1八号脚和电源VCC-A端连接，电阻R1第二端分别与运放器LM1三号脚和接线器U3一号脚连接，运放器LM1四号脚，接线器U3三号脚，电阻R2第二端，电阻R3第二端，电阻R4第二端，电阻R5第二端，电阻R6第二端分别接地，运放器LM1二号脚分别与场效应管Q1的S极，选档开关的GDK1，选档开关的GDK2，选档开关的GDK3，选档开关的GDK4连接，选档开关的GDK11，选档开关的GDK22，选档开关的GDK33，选档开关的GDK44分别与电阻R3第一端，电阻R4第一端，电阻R5第一端，电阻R6第一端连接；运放器LM1一号脚连接场效应管Q1的G极和电阻R2第一端。

优选地，恒流源发生电路包括：光电继电器U1，光电继电器U2，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10；

光电继电器U1一脚通过电阻R7连接单片机，光电继电器U1三脚通过电阻R8连接单片机，光电继电器U2一脚通过电阻R9连接单片机，光电继电器U2三脚通过电阻R10连接单片机，光电继电器U1二脚，四脚，光电继电器U2二脚，四脚分别接地；光电继电器U1五脚接选档开关的GDK3，光电继电器U1六脚接选档开关的GDK33，光电继电器U1七脚接选档开关的GDK4，光电继电器U1八脚接选档开关的GDK44，光电继电器U2五脚接选档开关的GDK1，光电继电器U2六脚接选档开关的GDK11，光电继电器U2七脚接选档开关的GDK2，光电继电器U2八脚接选档开关的GDK22，光电继电器U1，光电继电器U2分别采用AQY212。

优选地，激光器驱动电路包括：电感L2，电感L3，电阻R11，电阻R12，电阻R13，三极管Q3，场效应管Q2；

电阻R11第一端接单片机，电阻R11第二端接三极管Q3基极，三极管Q3集电极分别接电阻R12第一端，电阻R13第一端，电阻R12第二端通过电感L2接+12v电源，电阻R13第二端接场效应管Q2G端，场效应管Q2D端通过电感L3接+12v电源，场效应管Q2S端接红外激光器LED1_A，红外激光器LED1_B接地，三极管Q3发射极接地。

优选地，还包括：二倍压电路，二倍压电路用于产生22V供手持式半导体少子寿命测试仪内部元件使用；

二倍压电路包括：电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，倍压芯片U4，二极管D1，二极管D2，电阻R14，电阻R15；

倍压芯片U4一脚，电容C3第一端，电容C5第一端分别接地，倍压芯片U4五脚与电容C3第二端连接；倍压芯片U4二脚分别与六脚，电容C5第二端和电阻R14第一端连接；倍压芯片U4四脚，八脚，电阻R15第二端，电容C2第一端，电容C4第一端，二极管D1阳极，输入+13v共同连接，电阻R14第二端分别接电阻R15第一端，倍压芯片U4七脚，倍压芯片U4三脚接电容C1第一端，电容C1第二端分别接二极管D1阴极，二极管D2阳极，二极管D2阴极和电容C4第二端分别接22V输出端，电容C2第二端接地；倍压芯片U4采用NE555；

单片机采用STM32F103ZET6。

优选地，还包括：程序编译电路；

程序编译电路与单片机连接，程序编译电路包括：编译芯片U5，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25；

编译芯片U5采用JTAG1；编译芯片U5一脚，二脚，电阻R21第一端，电阻R22第一端，电阻R23第一端，电阻R24第一端分别接+3.3v，电阻R21第二端接编译芯片U5三脚，电阻R22第二端接编译芯片U5五脚，电阻R23第二端接编译芯片U5七脚，电阻R24第二端接编译芯片U5十三脚，编译芯片U5九脚通过电阻R25接地；编译芯片U5四脚，六脚，八脚，十脚，十二脚，十四脚，十六脚，十八脚，二十脚分别接地。

优选地，电源单元包括：用于给手持式半导体少子寿命测试仪内部元件供电的供电电池，用于给供电电池充电的充电电路；

充电电路包括：电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，电容C11，电容C12，电容C13，电容C14，+5v电源接线端U11，二极管D11，二极管D12，二极管D13，指示灯LED1，指示灯LED2，电感L4，电感L5，电感L6，电感L7，电感L8，电感L9，三极管Q11，三极管Q12，稳压芯片U12，运放器LM3，+12v电源接线端U11；

电阻R21第一端接地，电阻R21第二端接电阻R22第一端，电阻R22第二端分别接电容C11第一端，电感L8第一端，电感L9第一端，稳压芯片U12五号脚，电感L9第二端接+5v电源接线端U11一号脚，+5v电源接线端U11二号脚接地，电容C11第二端接地，稳压芯片U12四号脚分别接电感L8第二端，二极管D11阳极，二极管D11阴极分别接电容C13第一端，电容C14第一端，电阻R26第一端，+13v电源，二极管D12阳极，稳压芯片U12三脚接地，稳压芯片U12一脚通过电阻R23和电容C12接地，稳压芯片U12二脚分别通过电阻R24接地，与电阻R25第一端连接，电阻R25第二端与电阻R26第二端连接，二极管D12阴极，电感L4，电感L5，二极管D13串联连接，电容C13第二端和电容C14第二端分别接地，二极管D13阴极分别接电阻R27第一端和电感L7第一端；

电阻R27第二端，电阻R32第二端，电阻R33第二端，运放器LM3一脚，+12v电源接线端U11二脚，漏电保护器F1共同连接，电阻R32第一端接USB1，电阻R33第一端通过电阻R31连接三极管Q12基极，运放器LM3三脚连接电阻R32滑动端，电感L7通过电感L6连接运放器LM3二脚，+12v电源接线端U11一脚接地，运放器LM3四脚接地，运放器LM3八脚接+12v电源，三极管Q12发射极接地，三极管Q12集电极接指示灯LED1第一端，指示灯LED1第二端分别接电阻R28第二端，电阻R29第一端；电阻R28第一端接USB2，电阻R29第二端接三极管Q11基极，三极管Q11发射极通过指示灯LED2接地，三极管Q11集电极通过电阻R30接USB3；运放器LM3采用LM393；稳压芯片U12采用LM2576S-ADJ-TO263。

优选地，显示屏采用TFT_LCD；

AD采集模块采用双路差分输入采集卡，芯片为ADSD1256。

优选地，探测装置包括：两套探测机构；

探测机构设有探针，导线以及插头；

插头与所述插孔相适配连接。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

操作人员可以通过手持式半导体少子寿命测试仪测量被测元件的数据信息。使用时用一定力度把探针压在硅料上，探针间距0.5MM，等待稳定后激光器打开，照射在根探针之间，激光器关闭，关闭激光器的同时采集数据，一个测试周期完成。单片机对整个过程进行控制并将输出数据信息显示到显示屏，便于操作人员观看获取信息。而且手持式半导体少子寿命测试仪内置供电电池便于携带。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为手持式半导体少子寿命测试仪的整体示意图；

图2为仪器本体示意图；

图3为恒流源选档模块电路图；

图4为恒流源发生电路电路图；

图5为恒流源发生电路电路图；

图6为激光器驱动电路电路图；

图7为二倍压电路电路图；

图8为程序编译电路电路图；

图9为充电电路电路图；

图10为探测机构结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本实用新型保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种手持式半导体少子寿命测试仪，如图1、2所示，包括：仪器本体11，分别与仪器本体11连接的电源线以及探测装置；

仪器本体11上设有显示屏12，电源开关按键15，复位开关按键16，激光器开关按键13，激光器升档按键17，激光器降档按键18，显示屏亮度调节旋钮14；

仪器本体11内部设有红外激光器1，主板以及用于给测试仪内部元件供电的电源单元；

主板上设有单片机3，恒流源选档模块4，AD采集模块5，激光器驱动电路6，程序编译电路8；复位开关按键16，激光器开关按键13，显示屏12，恒流源选档模块4，程序编译电路8分别与单片机3连接；

探测装置探测被测元件的数据信息，并通过AD采集模块将采集的数据信息传输至单片机；

红外激光器1通过激光器驱动电路6与单片机3连接，激光器驱动电路6用于使单片机3根据激光器开关按键13的输入指令，控制红外激光器1启停；激光器升档按键17，激光器降档按键18分别与恒流源选档模块4连接，用于使用户通过激光器升档按键17或激光器降档按键18调节档位；电源开关按键15与电源单元连接，电源开关按键15控制电源单元的通断；显示屏亮度调节旋钮14与显示屏12连接，显示屏亮度调节旋钮调节显示屏的亮度。复位开关按键16用于给单片机复位。

手持式半导体少子寿命测试仪采用微波光电导衰退法测试少子寿命，包括光注入产生电子-空穴对和微波探测信号的变化两个过程。激光注入产生电子-空穴对，样品电导率增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这种趋势放映了少子的衰减趋势，则可以通过观测电导率随时间变化的趋势可以测少子的寿命。而微波信号时探测电导率的变化，依据微波信号的变化量与电导率的变化量成正比的原理。

手持式半导体少子寿命测试仪可以测量被测元件的电阻率和少子寿命，当然还可以测量被测元件的其他数据信息，探测装置2采用两根探针。使用时用一定力度把探针压在硅料上，探针间距0.5MM，等待稳定后激光器打开，照射在2根探针之间，激光器关闭，关闭激光器的同时采集数据，一个测试周期完成。具体的，探针接(VCCA、VCCB)接触，恒流源选档，AD采集数据(电压)，VCCB的电压、电流，得电压电流，得电阻，得电阻率，DAC计算输出模拟电压，打开激光器，关闭激光器，单片机得少子寿命，通过显示屏显示。

本实施例中，如图10所示，探测装置包括：两套探测机构31；探测机构31设有探针32，导线33以及插头34；插头34与所述插孔21相适配连接。

本实施例中，如图3所示，恒流源选档模块包括：恒流源发生电路，电感L1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，接线器U3，运放器LM1，场效应管Q1，选档开关；

电感L1第一端接+5v电源，电感L1第二端分别接电阻R1第一端，运放器LM1八号脚和电源VCC-A端连接，电阻R1第二端分别与运放器LM1三号脚和接线器U3一号脚连接，运放器LM1四号脚，接线器U3三号脚，电阻R2第二端，电阻R3第二端，电阻R4第二端，电阻R5第二端，电阻R6第二端分别接地，运放器LM1二号脚分别与场效应管Q1的S极，选档开关的GDK1，选档开关的GDK2，选档开关的GDK3，选档开关的GDK4连接，选档开关的GDK11，选档开关的GDK22，选档开关的GDK33，选档开关的GDK44分别与电阻R3第一端，电阻R4第一端，电阻R5第一端，电阻R6第一端连接；运放器LM1一号脚连接场效应管Q1的G极和电阻R2第一端。

本实施例中，如图4、图5所示，恒流源发生电路包括：光电继电器U1，光电继电器U2，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10；

光电继电器U1一脚通过电阻R7连接单片机，光电继电器U1三脚通过电阻R8连接单片机，光电继电器U2一脚通过电阻R9连接单片机，光电继电器U2三脚通过电阻R10连接单片机，光电继电器U1二脚，四脚，光电继电器U2二脚，四脚分别接地；光电继电器U1五脚接选档开关的GDK3，光电继电器U1六脚接选档开关的GDK33，光电继电器U1七脚接选档开关的GDK4，光电继电器U1八脚接选档开关的GDK44，光电继电器U2五脚接选档开关的GDK1，光电继电器U2六脚接选档开关的GDK11，光电继电器U2七脚接选档开关的GDK2，光电继电器U2八脚接选档开关的GDK22，光电继电器U1，光电继电器U2分别采用AQY212。

本实施例中，如图6所示，激光器驱动电路包括：电感L2，电感L3，电阻R11，电阻R12，电阻R13，三极管Q3，场效应管Q2；

电阻R11第一端接单片机，电阻R11第二端接三极管Q3基极，三极管Q3集电极分别接电阻R12第一端，电阻R13第一端，电阻R12第二端通过电感L2接+12v电源，电阻R13第二端接场效应管Q2G端，场效应管Q2D端通过电感L3接+12v电源，场效应管Q2S端接红外激光器LED1_A，红外激光器LED1_B接地，三极管Q3发射极接地。

本实施例中，如图7所示，还包括：二倍压电路，二倍压电路用于产生22V供手持式半导体少子寿命测试仪内部元件使用；二倍压电路包括：电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，倍压芯片U4，二极管D1，二极管D2，电阻R14，电阻R15；倍压芯片U4一脚，电容C3第一端，电容C5第一端分别接地，倍压芯片U4五脚与电容C3第二端连接；倍压芯片U4二脚分别与六脚，电容C5第二端和电阻R14第一端连接；倍压芯片U4四脚，八脚，电阻R15第二端，电容C2第一端，电容C4第一端，二极管D1阳极，输入+13v共同连接，电阻R14第二端分别接电阻R15第一端，倍压芯片U4七脚，倍压芯片U4三脚接电容C1第一端，电容C1第二端分别接二极管D1阴极，二极管D2阳极，二极管D2阴极和电容C4第二端分别接22V输出端，电容C2第二端接地；倍压芯片U4采用NE555；单片机采用STM32F103ZET6。二倍压电路产生22V，供LM393供电使用。LM393的供电电压需比输入电压大1.8V才可正常工作，为了方便和节省电路，二倍压电路进行升压，供给LM393使用。

本实施例中，如图8所示，程序编译电路与单片机连接，程序编译电路包括：编译芯片U5，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25；

编译芯片U5采用JTAG1；编译芯片U5一脚，二脚，电阻R21第一端，电阻R22第一端，电阻R23第一端，电阻R24第一端分别接+3.3v，电阻R21第二端接编译芯片U5三脚，电阻R22第二端接编译芯片U5五脚，电阻R23第二端接编译芯片U5七脚，电阻R24第二端接编译芯片U5十三脚，编译芯片U5九脚通过电阻R25接地；编译芯片U5四脚，六脚，八脚，十脚，十二脚，十四脚，十六脚，十八脚，二十脚分别接地。

本实施例中，如图9所示，电源单元包括：用于给手持式半导体少子寿命测试仪内部元件供电的供电电池，用于给供电电池充电的充电电路；

充电电路包括：电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，电容C11，电容C12，电容C13，电容C14，+5v电源接线端U11，二极管D11，二极管D12，二极管D13，指示灯LED1，指示灯LED2，电感L4，电感L5，电感L6，电感L7，电感L8，电感L9，三极管Q11，三极管Q12，稳压芯片U12，运放器LM3，+12v电源接线端U11；

电阻R21第一端接地，电阻R21第二端接电阻R22第一端，电阻R22第二端分别接电容C11第一端，电感L8第一端，电感L9第一端，稳压芯片U12五号脚，电感L9第二端接+5v电源接线端U11一号脚，+5v电源接线端U11二号脚接地，电容C11第二端接地，稳压芯片U12四号脚分别接电感L8第二端，二极管D11阳极，二极管D11阴极分别接电容C13第一端，电容C14第一端，电阻R26第一端，+13v电源，二极管D12阳极，稳压芯片U12三脚接地，稳压芯片U12一脚通过电阻R23和电容C12接地，稳压芯片U12二脚分别通过电阻R24接地，与电阻R25第一端连接，电阻R25第二端与电阻R26第二端连接，二极管D12阴极，电感L4，电感L5，二极管D13串联连接，电容C13第二端和电容C14第二端分别接地，二极管D13阴极分别接电阻R27第一端和电感L7第一端；

电阻R27第二端，电阻R32第二端，电阻R33第二端，运放器LM3一脚，+12v电源接线端U11二脚，漏电保护器F1共同连接，电阻R32第一端接USB1，电阻R33第一端通过电阻R31连接三极管Q12基极，运放器LM3三脚连接电阻R32滑动端，电感L7通过电感L6连接运放器LM3二脚，+12v电源接线端U11一脚接地，运放器LM3四脚接地，运放器LM3八脚接+12v电源，三极管Q12发射极接地，三极管Q12集电极接指示灯LED1第一端，指示灯LED1第二端分别接电阻R28第二端，电阻R29第一端；电阻R28第一端接USB2，电阻R29第二端接三极管Q11基极，三极管Q11发射极通过指示灯LED2接地，三极管Q11集电极通过电阻R30接USB3；运放器LM3采用LM393；稳压芯片U12采用LM2576S-ADJ-TO263。

充电电路为供电电池充电，也就是5V转12V，另有转灯电路，指示灯LED2为红灯，充电中。指示灯LED1为绿灯充满灯。利用比较器LM393来实现转灯。

显示屏采用TFT_LCD；AD采集模块采用双路差分输入采集卡，芯片为ADSD1256。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。