[發(fā)明專利]一種基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法

在審

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• 申請日: 2020-03-07
• 公開（公告）號: CN111443270A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 朱國棟;劉蔚林
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法，其特征在于，以場效應晶體管為主體，用導體將場效應晶體管的柵極拓展作為監(jiān)測端；在場效應晶體管的源極和漏極之間加上恒定的電壓，將柵極引出的監(jiān)測端以非接觸的方式靠近帶靜電的物體，通過監(jiān)測源極與漏極之間的電流，以及監(jiān)測端與被測物體間的距離，得到靜電的電位。

2.根據權利要求1所述的基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法，其特征在于，

具體步驟如下：

（1）搭建測量系統：用一根導電線，其一端與晶體管柵極電連接，另一端作為靜電傳感的探頭，或者在該導電線另一端電連接另一任意形狀的導電結構作為靜電傳感的探頭；

（2）確定晶體管的如下基本參數：遷移率μ值和閾值電壓V_t值；

具體方法為：晶體管在飽和區(qū)工作時其源漏電流I_ds由公式（1）確定：

（1）

式中，W和L分別為晶體管溝道寬度和長度，C_i為晶體管介質層單位面積電容，V_g為晶體管工作時所施加的柵壓；先測定晶體管的轉移特性曲線，對曲線數據點采用公式（1）進行擬合處理，獲得晶體管遷移率μ值和閾值電壓V_t值；

（3）測量計算：將靜電測量傳感探頭置于與待測物特定距離d處；在晶體管源漏電極間施加小的偏壓V_ds，并使得晶體管工作在飽和區(qū)，采用電流表測定晶體管源漏電流I_ds；根據公式(2)計算得到待測物的表面電位值V_sp：

（2）

式中，ε為空氣的絕對介電常數，d為探頭與待測物間的距離。

3.根據權利要求2所述的基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法，其特征在于，

為了提高測量精度，靜電電勢測量時，在不同距離d下測量不同的源漏電流值I_ds；將I_ds值與d值的倒數做線性擬合，由擬合所獲得的斜率值，進一步求解得V_sp值。

4.根據權利要求2或3所述的基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法，其特征在于，所述晶體管為硅晶體管、氧化物晶體管或有機晶體管，或其它基于各類新型半導體材料的晶體管器件。

5.根據權利要求2或3所述的基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法，其特征在于，所述導電線具有優(yōu)良的電導特性，其材質為各類導電金屬、導電聚合物或各類導電復合漿料，或者為其它各種能提供良好導電性的材料。

6.根據權利要求2或3所述的基于拓展柵晶體管的非接觸式實時靜電監(jiān)測方法，其特征在于，探頭和待測物間的距離d小于0.5米。