Устройство для измерения электрофизических параметров полупроводниковых материалов Советский патент 1984 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к измерени и контролю электрофизических параметров полупроводниковых материалов и предназначено для измерения подвижности и концентрации основных носителей заряда в этих материалах. Известно устройство для измерени явлений переноса заряда в полупроводниках, которое позволяет измерят компенсационным способом на постоян ном токе основные параметры полупро водниковых материалов и содержит блок автоматического измерения элек тропроводности, эффектов Холла и Нернста-Эттингаузена и магнитосопротивления СО Недостатком этого устройства является то, что после всех измерений например магнитосопротивления, необ ходимо производить вычисления подвижности 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 включе образец полупроводника,-помещенный между полюсами магнита, схему преоб разования напряжения в-соответствии с функцией корня квадратного и регистратор подвижности основных носителей заряда С22. Недостатком прототипа является . то, что он не позволяет наряду с подвижностью измерять концентрацию основных носителей заряда в полупро водниковых материалах, что увеличивает время измерения. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей устройства путем одновременного измерения подвижности и концентрации носителей заряда в полупроводниковых материалах. Поставленная цель достигается те что в устройство для измерения элек трофизических параметров полупровод никовых материалов, содержащее исто ник питания, соединенный с первым выводом образца, размещенного между полюсами магнита, схему извлечения корня квадратного, выход которой соединен с регистратором подвижности основных носителей заряда, введены переменный резистор, первая, вторая и третья схемы деления и регистратор концентрации основных носителей заряда, а источник питания исполнен в 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 выводом 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 управлякг- щим входом второй схемы деления, выход которого соединен с входом третьей схемы деленная, выход которой соединен с регистратором концент- рации 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 Ги 2 создают падения напряжения на образце 3 и переменном резисторе 4, противополож ные по знаку. В отсутствие магнитного поля с помощью переменного ре- зистора 4 в точке А устанавливается напряжение, равное нулю относительно общей шины. При этом падение напряжения Uj на образце 3 и переменном резисторе 4 будет одинаковым по величине. На регистратор 9 будет поступать нулевое напряжение. Подвижность fj, и концентрация п основных носителей заряда определяется следующим выражением: (V.-K(Q GRtOl Hlue f г RCO 13 |RlHl-i(0) 3-10 где Н - индукция магнитного поля, RtHI|R(o)- сопротивления образца в магнитном поле и без не го,. GI - фактор, зависящий от размеров кристалла, конфигурации контактов к нему и от взаимной ориентации кристалла и магнитного поля-, - длина образцаi 5 - площадь поперечного сечения образца е - заряд электрона. Когда с помощью магнита 11 на образец 3 воздействуют магнитным полем, на вход схемы 5 поступает напряжение ли , пропорциональное разности сопротивлений овразца 3 в магнитном поле и без поля (H1 R(HV-RtO), а в точке 6 остается нап ряжение U, -пропорциональное сопротивлению образца 3 в отсутствии магнитного поля. Схема 5 производит деление сигналов ди на UQ, и на вход схемы 6 поступает с выхода схемы 5 напряжение, пропорциональное частно- Iли R(H)-RtO| , .. г,,,,, -HL - , Схема о му от деления 0 производит преобразование напряжения 74 лей заряда в соответствии с (Г), поступает на регистратор 9, а также последовательно на управляющий вход схемы 7 и Далее на вход схемы 8. Выходное напряжение схемы 7 пропорциоа напряжение на нально RlHbR(ol выходе схемы 8 пропорционально .Долученное напряжение, RWV «(н;-й(оГ 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 ju. и концентрации п основных носителей заряда соответственно. Устройство для измерения электрических параметров полупроводниковых материалов по сравнению с известными устройствами позволяет одновре- менно измерять подвижность и концентрацию основных носителей заряда

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 ;& «