Способ определения коэффициента теплопроводности примесных полупроводников

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((() 432374

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 05.04.72 (21) 1768690/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.06.74. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 05.11.74 (51) М. Кл. G 01п 25/20

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 536.2(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Быковский, В. В. Зуев, А. Д. Кирюхин и В. А. Чуфаров

Московский инженерно-физический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПРИМЕСНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Предлагаемое изобретение относится к способам определения коэффициента теплопроводности примесных полупроводников и может применяться при определении коэффициента теплопроводности в той области температур, где проводимость уменьшается в ростом температуры за счет уменьшения подвижности.

Известны несколько способов измерения коэффициента теплопроводности, в которых тем или иным методом создается определенный градиент температур от известных источников тепла. В частности, в методе Кольрацша образец нагревается током, торцы образца находятся при заданных температурах.

Известные способы определения коэффициента теплопроводности сравнительно сложны при экспериментальной их реализации.

С целью разработки более простого способа измерения коэффициента теплопроводности примесных полупроводников в соответствующем интервале температур и повышения точности измерения прямоугольную полупроводниковую пластину помещают на хладопровод, температура которого поддерживается постоянной. Прикладывают электрическое поле, параллельное той плоскости пластины, которая находится на хладопроводе. Снимают вольтамперную характеристику образца с участком насыщения по току. Из начального участка вольт-амперной характеристики с учетом геометрических размеров пластины получают значения проводимости оа.

Из тока насыщения вычисляют значение коэффициента теплопроводности Х. Из этого

5 видно, что пластину можно зажать и между двумя хладопроводами, температура которых поддерживается постоянной.

На чертеже представлены результаты проведенных исследований. На образцах электрон10 ного кремния получены участки насыщения по току. Температура на хладопроводе 90 К. Кривая 1 — вольт-амперная характеристика образца, имеющего удельное сопротивление

190 ом см при 300 К. Длина образца 0,9 см.

15 отношение площади поперечного сечения к длине S/L=1.33.10 — - см. Кривая 2 — вольтамперная характеристика образца, имеющего удельное сопротивление 100 ом см при 300 К.

Длина образца 1,025 см, SIL=2,25.10 †см.

20 Значение коэффициента теплопроводности совт ставляло 3,3, что характерно для реград.см щетки кремния. Как видно, в предлагаемом

25 методе нет необходимости в измерении градиента температуры.

Сущность способа заключается в следующем.

При протекании электрического тока проис30 ходит неравномерный нагрев полупроводнико432374 го н — 1 7о э

I i а, Составитель В. Гусева

Заказ 2918, 9 Изд, № 1733 Тира;к бб1 Подписное

ЦНИИПИ Государствеииого комитета Совета Министров СССР по делам изобрстеии1; и открь.тий

Москва, Ж-35, Раугиская паб., д 4 5

Типография, гр. Сапуиова, 2 вой пластины, на боковых плоскостях которой (у= +b) поддерживается постоянная температура Та. Ток протекает вдоль направления х.

Наиболее сильно нагретые центральные области образца имеют ббльшее сопротивление, чем области у плоскостей y=+b, т. е. области, прилегающие к боковой поверхности, шунтируют центральные, ток через образец определяется областями с температурой Та. Однако эффективный размер этих областей убывает с ростом электрического поля Е как Š— .

Это приводит к тому, что на вольт-амперной характеристике примеси ых полупроводников, при указанных граничных условиях на температуру, наблюдается участок насыщения по току. Ток насыщения I„, как показывает расчет, связан с коэффициентом теплопроводности Х соотношением:

I„= ып.тд 1 .1" 1/ 2,, I где d — размер пластины вдоль оси Z, оо — проводимость полупроводника в отсутствии нагрева образца протекающим током, у)1 — показатель в температурной зависимости подвижности полупроводника. Ток насыщения 1„будет наблюдаться в том случае, если только на одной плоскости пластины у=b будет поддерживаться постоянная температура Тв.

Предлагаемый способ связан с уменьшением проводимости при увеличении температуры образца.

Точность определения коэффициента тепло. проводности определяется точностью измерения тока насыщения проводимостью и температурыы.

Предмет изобретения

Способ определения коэффициента теплопроводности примесных полупроводников, заключающийся в создании градиента температуры пропусканием электрического тока, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, боковую поверхность образца поддерживают при постоянной температуре, внутренние области образца нагревают током, снимают статическую вольт-амперную характеристику, а коэффициент теплопроводности определяется по формуле:

IÄ вЂ” ток насыщения;

Ти — температура боковой поверхности, К : оо — проводимость полупроводника при температуре Ти, ом см;

Х вЂ” коэффициент вт/град см; (V — 1) — показатель степенной зависимости подвижности от температуры;

d — ширина пластины. см.