УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХМАТЕРИАЛОВ Советский патент 1974 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

1

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 Ro, сопротивление в магнитном поле RH и затем вычислить подвижность (J, по формуле

1/ЖЕКm

- Н У GR,

где С - скорость света;

Н - напряженность магнитного поля;

G - 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 непосредственного измерителя напряжения.

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

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

На чертеже показана схема устройства. Она содержит источник 1 питания; мостовую

схему, образованную исследуемым полупроводниковым кристаллом 2, токостабилизирующим элементом 3 и резисторами 4 и 5; магнит 6 и регистрирующий узел, образованный усилительным каскадом на транзисторе 7, между

коллектором и базой которого включена цепочка, состоящая из конденсатора 8, резистора 9 и полупроводниковых диодов 10 и И, и вольтметром 12. Напряжение от источника 1 питания подается в одну из диагоналей моста так, чтобы токостабилизирующий элемент 3 и исследуемый полупроводниковый кристалл 2 были включены последовательно по отношению к источнику нитания, а в другую диагональ моста подключается регистрирующий узел.

Устройство работает следующим образом.

Если отсутствует магнитное поле, мостовая схема балансируется изменением величины Т0:ка, стабилизированного элементом 3. Когда с номощью 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 ценочка из элементов 8-И, на вольтметр 12.

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

UR,

t,

(2)

С2 KI+R.,

где и--напряжение источника 1 нитания;

RI и Rz - фиксированные сопротивления резисторов 4 и 5, 1входящих в мостовую схему.

Таким образом, показания линейного вольтметра в регистрирующей цепи прапорциональны квадрату величины измеряемой подвижности, а непосредственный учет геометрического фактора G, зависящего 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 полупроводниковыми 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 ДУ пропорционально величине измеряемой подвижности

Ш .

(3)

и может быть зарегистрировано линейным вольтметром.

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

устройстве достигается тем, что реализуется прямопоказывающий прибор и из измерений исключаются промежуточные этапы нахождения сопротивления полупроводникового кристалла в магнитном поле и без него и вычисления 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 изобретен ия

Устройство для измерения электрических параметров полупроводниковых материалов, содержащее источник питания, электрический мост, одним из плеч которого является исследуемый полупроводник, находящийся в магнитном поле, усилитель на транзисторе и регистрирующее устройство, отличающееся 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 носледовательно соединенных резистора, конденсатора и параллельно-встречно соединенных диодов.