Устройство для измерения электрофизических параметров полупроводниковых материалов

 

УСТРОЙСТВО ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРО ШЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ,содержа- . щее источник питания соединенш 1й полюсом с первым выводом образца, помещенного между полюсами магнита, , схему извлечения корня квадратного, выход которой соединен с регистратором подвижности основных носителей . заряда, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных йозможнрстей, в него введены переменный резистор, первая, вторая и третья схемы деления и регистратор концентраций основных носителей заряда, а источник питания выполнен в виде первого и второго встречно.включенных источников тока, средняя точка которых соединена со вторым выводом переменного резистора, управлякицими входами первой и третьей схем деления,, второй вывод источника шстания соединен со вторым выводом переменного резистора и общей шиной, первый вывод образца соединен с входом первой схемы деления, выход которой соединен с входом схемы извлечення корня квадратного , выход которой соединен с (О управляющим входом второй схемы деления , выход которой соединен с входом третьей схемы деления, выход которой соединен с регистратором кон§ центрации основных носителей заряда. СП С#9 Л ;& «

COOS СОВЕТСКИХ

COINVMOI

РЕСПУБЛИК зЮ G 01 R 31/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Л НЗЯ ЮВФИ (21) 3420148/18-21, (22) 07.94.82 (46) 30.12.84. Бюл.В 48 (72) В.В.Лошкарев (53) 621. 382. 2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 363943, кл. G 01 R 31/26, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

_#_I 430338, кл. С 01 R 31/26, 1972., (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее источник питания, соединенный полюсом с первым выводом образца, помещенного между полюсами магнита, схему извлечения корня квадратного, выход которой соединен с-регистратором подвижности основных носителей

:заряда, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него вве..SU„„3053597 А дены переменный резистор, первая., вторая и третья схемы деления и регистратор концентрации основных носителей заряда, а источник питания выполнен в виде первого и второго встречно. включенных источников тока, средняя точка которых соединена со вторым выводом переменного резистора, управляющими входами первой и третьей схем деления,, второй вывод источника питания соединен со вторым выводом переменного резистора и общей шиной, первый вывод образца соединен с входом первой схемы деления, выход которой соединен с входом схемы извлечения корня квадратного, выход которой соединен с . управляющим входом второй схемы деления, выход которой соединен с входом третьей схемы деления, выход которой соединен с регистратором концентрации основных носителей заряда.

1 10535 Изобретение относится к измерению и контролю электрофизических параметров полупроводниковых материалов и предназначено для измерения подвижности и концентрации основных

5 носителей заряда в этих материалах.

Известно устройство для измерения явлений переноса заряда в полупроводниках, которое позволяет измерять компенсационным способом на постоянном токе основные параметры полупроводниковых материалов и содержит блок автоматического измерения электропроводности, эффектов Холла и

Нернста-Эттингаузена и магнитосопротивления 11 1.

Недостатком этого устройства яв-. ляется то, что после всех измерений, например магнитосонротивления, необходимо производить вычисления под- 20 вижности и концентрации основных носителей заряда по соответствующим формулам, что удлиняет процесс измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения электрических параметров полупроводниковых материалов, которое содержит источник питания, в цепь которого включен образец полупроводника, помещенный между полюсами магнита, схему преобразования напряжения в-соответствии с функцией корня квадратного и регистратор подвижности основных носителей заряда (21.

Недостатком прототипа является

; то, что он не позволяет наряду с подвижностью измерять концентрацию основных носителей заряда в полупро40 водниковых материалах, что увеличивает время измерения.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства путем одновременного из45 мерения подвижности и концентрации носителей заряда в полупроводниковых материалах.

Поставленная- цель достигается тем, что в устройство для измерения электрофизических параметров полупровод50 никовых материалов, содержащее источник питания, соединенный с первым выводом образца, размещенного между полюсами магнита, схему извлечения корня квадратного, выход которой

55 соединен с регистратором подвижнос ти основных носителей заряда, введены переменный резистор, первая, 97 2 вторая и третья схемы деления и регистратор концентрации основных носителей заряда, а источник питания выполненв виде первого и второго встречно включенных источников тока, средняя точка которых соединена со вторым выводом образца, первым выводом переменного резистора, управляющими входами первой и третьей схем деления; второй вывод источника питания соединен со вторым ьыводом переменного резистора и общей шиной, первый вывод образца полупроводника соединен с входом первой схемы деления, выход которой соединен с входом схемы извлечения корня квадратного, выход которой соединен с управляющим входом второй схемы деления, выход которого соединен с входом третьей схемы деления, выход которой соединен с регистратором концентрации основных носителей заряда.

На чертеже показана электрическая схема устройства для измерения электрофизических параметров полупроводниковых материалов.

Устройство состоит из источника питания, выполненного в виде двух встречно включенных источников 1 и

2 тока, образца 3 полупроводника, переменного резистора 4, первой схемы 5 деления, схемы 6 извлечения квадратного корня, второй и третьей схем 7 и 8 деления соответственно, регистраторов 9 и 10, подвижности и концентрации основных носителей заряда соответственно и магнита 11.

Устройство работает следующим образом.

Источники тока 1 и 2 создают падения напряжения на образце 3 и переменном резисторе 4, противоположные по знаку. В отсутствие магнитного поля с помощью переменного ре зистора 4 в точке Я устанавливается напряжение, равное нулю относительно общей шины. При этом падение напряжения Lläна образце 3 и переменном резисторе 4 будет одинаковым по величине. На регистратор 9 будет поступать нулевое напряжение, Подвижность р. и концентрация и основных носителей заряда определяется следующим выражением: к(и)- я(Оj

Ж

Ь= Н 6Р(01 и1м @<о)

0- Р(015 R(H)-a(O) 40 К(й) -((О1

0 R(0) Техред С.Мигунова Корректор M.Äåì÷èê

Редактор С.Титова

Заказ 9249/4 Тираж 71 0 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10535 где Н вЂ” индукция магнитного поля, R(Hl,R(o)- сопротивления образца в магнитном поле и без него, G — фактор, зависящий от размеров кристалла, конфигурации контактов к нему и от взаимной ориентации кристалла и магнитного поля; — длина образца, 1О э — площадь поперечного сечения образца;

 — заряд электрона.

Когда с помощью магнита 11 на образец 3 воздействуют магнитным полем, на вход схемы 5 поступает напряжение >U, пропорциональное разности сопротивлений образца 3 в маг" нитном поле и без поля Ы дй(Н) =

= R(Hl-Р(О), а в точке В остается нап- jp ряжение U, ïðîïoðöèoíàëüíoå сопротивлению образца 3 в отсутствии маге нитного поля. Схема 5 производит деление сигналов 40 Hà Ll, и на вход схемы 6 поступает с выхода схемы 5 напряжение, пропорциональное частнол Р(н)-R(p) му от деления .- Схема 6

"о Ro производит преобразование напряжения таким образом, что ее выходное напря-30 жение пропорционально

Полученное. напряжение, пропорцио- 35 нальное подвижности основных носите-.

97 4 лей заряда в соответствии с (1 ), поступает на регистратор 9, а также последовательно на управляющий вход схемы 7 и далее на вход схемы 8. Выходное напряжение схемы 7 пропорционально о, а напряжение на

Rо д(н) -R (0) выходе схемы 8 пропорционально я ы — допученное напряженна, R(o) (((v)-й(о) пропорциональное концентрации основных носителей заряда в соответствии с (2), поступает на вход регистрато". ра 10.

Изменяя коэффициенты усиления схем 6 и 8, добиваются, чтобы значения величин напряжений на регистраторах 9 и 10, функции которых могут выполнять цифровые вольтметры, полностью соответствовали величинам подвижности р.и концентрации и основных носителей заряда соответствен- но.

Устройство для измерения электрических параметров полупроводниковых материалов по сравнению с известными устройствами позволяет одновре" менно измерять подвижность и концентрацию основных носителей заряда без промежуточных этапов измерения сопротивления образцов в магнитном поле И без него.

Устройство позволяет также работать в постбянных,и переменных магнитных полях, что расширяет воэможности его использования.