Измерение удельного сопротивления четырехзондовым методом и определение типа проводимости по знаку термоЭДС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Ивановский государственный химико-технологический университет

Измерение удельного сопротивления четырехзондовым методом

и определение типа проводимости по знаку термоЭДС

Выполнили:

Князьков А. Вовцын Д. А

Проверил:доц. Шутов Д.А.

Цель работы:

Определить удельное сопротивление полупроводникового образца с использованием четырехзондовой методики, а также определить тип проводимости полупроводникового образца по знаку термоЭДС с использованием термозонда.

четырехзондовый полупроводниковый сопротивление проводимость

Теоретическое введение:

В микроэлектронике для определения удельного сопротивления широко используют четырехзондовую методику в связи с ее высокими метрологическими показателями, простой реализации и широкого круга изделий, в которых можно контролировать данную величину (полупроводниковые пластины, объемные монокристаллы, полупроводниковые слоистые структуры).

Метод основан на явлении растекания тока в точке контакта металлического острия зонда с полупроводником. Через одну пару зондов пропускается электрический ток, а вторая используется для измерения напряжения. Как правило, используются два типа расположения зондов - в линию или по вершинам квадрата.

Соответственно, для данных типов расположений зондов используются следующие расчетные формулы:

1. Для расположения зондов в линию на равных расстояниях:

2. Для расположения зондов по вершинам квадратов:

В случае, если необходимо учитывать геометрические размеры образцов (если не выполняется условие d,l,h>>s), в формулы вводятся поправочные коэффициенты, приведенные в соответствующих таблицах.

Если в полупроводнике создать градиент температуры, в нем будет наблюдаться градиент концентраций носителей заряда. В результате возникнет диффузионный поток носителей заряда и связанный с ним диффузионный ток. В образце возникнет разность потенциалов, которую принято называть термоЭДС.

Знак термоЭДС зависит от типа проводимости полупроводника. Так как в полупроводниках два типа носителей заряда, диффузионный ток складывается из двух составляющих, а знак термоЭДС зависит от преобладающего типа носителей заряда.

Установив знак термоЭДС с помощью гальванометра, можно сделать вывод о типе проводимости данного образца.

Схема экспериментальной установки:

1. Для определения удельного сопротивления образцов:

1,2 - токовые зонды; 2,3 - потенциальные зонды; ИН - источник постоянного напряжения.

2. Для определения типа проводимости образцов:

1 - термозонд; 2 - холодный зонд; 3 - исследуемый образец; 4 - резистивный нагреватель; 5 - источник питания нагревателя; 6 - нуль-гальванометр.

Экспериментальные данные:

1. Определение типа проводимости:

2. Определение удельного сопротивления:

Расчетная часть:

Измерения проводились с помощью стандартной четырехзондовой головки с расположением зондов в линию на расстоянии s= 1,3 мм друг от друга. Для каждого образца было проведено пять измерений в разных его точках.

Расчет проводился как с учетом, так и без учета поправочных коэффициентов. Поправочный коэффициент для каждого образца определялся из соотношения d/sи брался из соответствующих таблиц.

Расчет удельного сопротивления без учета поправочного коэффициента производился по формуле:

Расчет удельного сопротивления с учетом поправочных коэффициентов производился по формуле:

В результате были получены следующие значения удельного сопротивления для исследуемых образцов:

Пример расчета:

= 0,390/1,3 = 0,3

Вывод:

В ходе выполнения данной работы были определены тип проводимости и удельное сопротивление с учетом и без учета поправочных коэффициентов для трех полупроводниковых образцов. В результате установлено, что для каждого образца эти величины имеют следующие значения:

Сопоставляя полученные значения удельного сопротивления с табличными, с учетом определенного типа проводимости можно сделать вывод, что исследованные образцы под номерами 1,2 принадлежат к марке монокристаллического кремния КЭФ 3В, образец №3 к марке КЭФ 1А, а образец №4 к марке КДБ 1А.

Размещено на Allbest.ru