новая папка 1 / 747916
.pdfХарактерным преимуществом этого метода является совпадение градуировочных кривых для различных полупроводников. Это обусловлено тем, что глубина проникновения электромагнитного поля в образец определяется магнитной проницаемостью полупроводника, а эта величина для всех полупроводниковых материалов не отличается от единицы. Таким образом, градуировкой, полученной, например, по хорошо измеренным германиевым образцам, можно пользоваться для определения таких полупроводников, как GaAs и др.
Получили распространение также бесконтактные методы, в которых используются колебания СВЧ-диапазона (приблизительно 10 ГГц). Наиболее точными из них являются резонаторные методы. В области СВЧ добротность объемных резонаторов велика, поэтому внесение в резонатор полупроводникового образца резко снижает добротность. Образец либо помещают внутрь резонатора, либо закрывают им отверстие в стенке резонатора.
Метод измерения сводится к нахождению зависимости отношения прошедшей мощности к падающей от удельного сопротивления образцов. Градуировку производят по специальным образцам – эталонам.
21
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Цель работы: измерение удельного сопротивления предложенных преподавателем полупроводниковых образцов четырехзондовым методом.
2.1 Измерительная установка
На рис. 7 представлена блок-схема измерительной установки.
Рис. 7 Блок-схема измерительной установки.
0, 1, 2, 3, 4 – клеммы подключения измерительных приборов 5, 6 – клеммы подключения блока питания 7 – тумблер переключения режимов работ
8 – тумблер переключения полярности питания
9 – переключатель резисторов ограничения тока А – разъем для подключения блока измерительной головки Б – блок измерительной головки
Нумерация клемм 1, 2, 3, 4 совпадает с нумерацией зондов
измерительной головки сверху вниз.
22
2.2Методика проведения измерений
1.Подсоединить измерительные приборы (мультимеры) к блоку коммутации согласно рис. 7.
2.Исходное положение тумблеров 7, 8 – вверх.
3.Зонды измерительной головки в исходном положении, указатель в центре рабочего стола.
4.Перевести зонды измерительной головки в промежуточное положение.
5.Расположить в центре рабочего стола измеряемую пластину.
6.Перевести зонды измерительной головки в крайнее левое положение и
произвести |
плавное опускание измерительной головки на |
|||
измеряемую |
пластину. |
Плавность |
опускания |
определяется |
микролифтом модуля блока головки. Ускорять или тормозить микролифт категорически запрещено.
7.Включить мультимеры.
8.Включить блок питания и, плавно вводя напряжение, снять значения показаний мультимеров (ток через образец ~ 0,7÷100 мА, напряжение на центральных зондах ~ 1,0÷100 мВ).
9.Перевести тумблер 8 в нижнее положение и провести измерения согласно пункту 8 для измененной полярности.
10.Включить блок питания, перевести блок головок в промежуточное положение, перевернуть пластину и провести измерения для обратной стороны согласно пунктам 5÷8.
11.Измерения по п.п. 5÷8 произвести для всех пластин, предложенных преподавателем.
12.По формуле (1) произвести вычисления удельного сопротивления для каждого измерения (расстояние между зондами 1 мм), размерность удельного сопротивления Ом·см.
23
13.По полученным четырем результатам вычислить для каждого образца среднее значение ρ (Ом·см)
ср 1 4 i
4 i 1
14.Все результаты измерений свести в таблицу.
15.По завершении работы выключить блок питания, мультимеры и зондовую головку перевести в исходное положение.
16.Обобщить полученные результаты, свести их в таблицу и сделать мотивированные выводы по проделанной работе.
24
3.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Какие материалы относятся к полупроводниковым?
2.Какова роль поверхности в оценке свойств полупроводниковых материалов?
3.В чем состоят принципиальные отличия в отношении к электрическому полю металлов, полупроводников и диэлектриков?
4.Каковы особенности измерения удельного сопротивления полупроводников?
5.Как можно изменять уровень электрического сопротивления полупроводников?
6.В чем заключается компенсационный метод измерения напряжения?
7.В чем заключается сущность и основные достоинства зондовых методов измерения удельного сопротивления?
8. |
Охарактеризуйте двухзондовый метод измерения |
удельного |
||||
|
сопротивления полупроводников, перечислите его основные |
|||||
|
недостатки. |
|
|
|
|
|
9. |
Приведите основные источники погрешностей при измерении |
|||||
|
удельного сопротивлений четырехзондовым методом и укажите |
|||||
|
способы уменьшения их влияния. |
|
|
|
||
10.Перечислите основные принципы, лежащие в основе |
измерения |
|||||
|
удельного |
сопротивления |
бесконтактными |
метолами, |
и |
|
|
требования, предъявляемые к образцам для этих случаев. |
|
25
4.Список рекомендуемой литературы
1.Смирнов В. И. Неразрушающие методы контроля параметров полупроводниковых материалов и структур: учебное пособие / В. И. Смирнов. – Ульяновск: УлГТУ, 2012. – 75 с.
2.Павлов П. В. Физика твердого тела / П.В. Павлов, А. Ф. Хохлов. – Москва: Высшая школа, 2015. – 496 с.
3.Павлов Л. П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов / Л. П. Павлов. – Москва : Высшая школа, 1987. – 239 с.
4.Рембеза С. И. Методы измерения основных параметров полупроводников / С. И. Рембеза. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989. – 221 с.
26
У ч е б н о е и з д а н и е
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
ЧЕТЫРЕХЗОНДОВЫМ МЕТОДОМ
Учебно-методическое пособие
Составители:
Владимирова Людмила Николаевна, Петраков Владимир Иванович, Коняев Иван Васильевич, Калашников Андрей Васильевич
Издано в авторской редакции
Подписано в печать 14.02.2019. Формат 60×84/16 Уч.-изд. л. 1,4. Усл. печ. л. 1,6. Тираж 25. Заказ 49
Издательский дом ВГУ 394018 Воронеж, пл. им. Ленина, 10
Отпечатано с готового оригинал-макета
втипографии Издательского дома ВГУ 394018 Воронеж, ул. Пушкинская, 3
27