Устройство для измерения электрическихпараметров полупроводниковыхматериалов

 

ОПИСА И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 430338

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 07.04.72 (2il) 1769369/26-25 (51) М. Кл. G 01г 31/22

G 01п 27/04 с присоединением заявки № 1876297/26-25

Гасударственный комитет

Совета Мнннстроа СССР ао делам нэаоретеннй и открытнй (32) Приоритет

Опубликовано 30,05,74. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 2.11.74 (53j) УДК 621.382.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. А. Белова, Н. И. Петраченок, Ю. Ф. Соколов и Б. Г. Степанов

Институт радиотехники и электроники AH СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области измерения и контроля электрофизических параметров полупроводников и может быть использовано при производстве полупроводниковых материалов и контроле качества некоторых полупроводниковых приборов.

Известно устройство для измерения подвижности носителей тока по изменению сопротивления полупроводникового кристалла в магнитном поле, содержащее источник питания, электрический мост, одним из плеч которого является исследуемый полупроводник, находящийся в магнитном поле, усилитель и регистрирующее устройство.

Трудоемкость и сложность определения подвижности в таком устройстве обусловлены тем, что необходимо тем или иным методом измерить сопротивление полупроводникового кристалла в отсутствии магнитного поля R<, сопротивление в магнитном поле Я„и затем вычислить подвижность р, по формуле где С вЂ” скорость света;

Н вЂ” напряженность магнитного поля;

6 — фактор, зависящий от характерных размеров кристалла, конфигурации контактов к нему и от взаимной ориентации кристалла и магнитного поля.

Цель изобретения — сокращение времени измерения, повышение точности измерения подвижности и обеспечение применения в качестве выходного регистрирующего прибора непо 5 средственного измерителя напряжения.

Это,достигается тем, что в од но из плеч моста введен стабилизатор тока, а между коллектором и базой усилительного транзистора

10 включена цепь из последовательно соединенных резистора, конденсатора и параллельновстречно соединенных диодов.

На чертеже показа на схема устройства.

Она содержит источник 1 питания; мостовую

15 схему, образованную исследуемым полупроводнико вым кристаллом 2, токостабилизирующим элементом 3 и резисторами 4 и 5; магнит б и регистрирующий узел, образованный усилительным каскадом на транзисторе 7, между

20 коллектором и базой которого включена цепочка, состоящая из конденсатора 8, резистора 9 и полупроводниковых диодов 10 и 11, и вольтметром 12.

Напряжение от источника 1 питания подает25 ся в одну из диагоналей моста так, чтобы токостабилизирующий элемент 3 и исследуемый полупроводниковый кристалл 2 оыли включены последовательно по отношению к источнику питания, а в другую диагональ моста подклюЗО чается, регистрирующий узел.

Устройство работает следующим образом, 430338

Если отсутствует магнитное поле, мостовая схема балансируется изменением величины тока, стабилизированного элементом 3. Когда с помощью магнита 6 к полупроводниковому кристаллу прикладывается магнитное поле, в измерительной диагонали моста образуется напряжение разбаланса, поступающее через усилительный каскад на транзисторе 7, между коллектором и базой .которого включена цепочка из элементов 8 — 11, на вольтметр 12.

Анализ работы мостовой схемы с токостабилизирующим элементом с учетом соотношения (1) показывает, что напряжение разбаланса мостовой схемы ЛУ, возникающее в случае приложения к исследуемому полупроводниковому кристаллу магнитного поля, связано простым соотношением с подвижностью носителей тока в этом кристалле

5U: Q uÐ, (2) с л+л, где U — напряжение источника 1 питания;

R< и Rg фиксированные сопротивления резисторов 4 и 5, входящих в мостовую схему.

Таким образом, показания линейного вольтметра в регистрирующей цепи .пропорциональны квадрату величины измеряемой подвижности, а непосредственный учет геометрического фактора 6, за висящего от характерных,размеров кристалла, конфигурации электродов к нему и взаимной ориентации кристалла и магнитного поля, может быть осуществлен изменением, например, чувствительности вольтметра.

Усилительный каскад на транзисторе, введенный в регистрирующий узел, имеет цепь нелинейной обратной связи, образованную конденсатором, резистором и полупро водниковыми диодами, которая включена между коллектором и базой транзистора. Для такого каскада выходное напряжение изменяется как корень квадратный из величины входного напряжения. Таким образом, при прохождении сигнала разбаланса мостовой схемы через этот усилительный каскад напряжение на его выходе ЛУ пропорционально величине измеряемой

5 подвижности

ЬУ вЂ” р. и может быть зарегистрировано линейным вольтметром.

10 Сокращение времени измерения, повышение точности измерения и обеспечение применения в качестве выходного регистрирующего прибора непосредственного измерителя напряжения, например цифрового вольтметра, в данном

15 устройстве достигается тем, что реализуется прямопоказывающий прибор и из измерений исключаются промежуточные этапы нахождения сопротивления полупроводникового кристалла в магнитном поле и без него и вычисле20 ния подвижности,по формуле (1), и тем, что в регистрирующую цепь,введен усилительный каскад, реализующий линейную связь между величиной измеряемой подвижности и напряжением разбаланса мостовой схемы.

Предмет изобретения

Устройство для измерения электрических па30 раметров полупроводниковых материалов, содержащее источник питания, электрический мост, одним из плеч которого является исследуемый полупроводник, находящийся в магнитном поле, усилитель на транзисторе и ре35 гистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости и точности измерений, в одно из плеч моста введен стабилизатор тока, а между коллектором и базой транзистора включена цепь из последо40 вательно соединенных резистора, конденсатора и параллельно-встречно соединенных диодов.

430338

Составитель Т. Дозоров

Техред А. Камышникова

Корректоры: В. Петрова и Е. Давыдкина

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2853/13 Изд. № 1706 Тираж 678 Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва,,К-35, Раушск н наб., д. 4/5