Przedmiotem wynalazku jest przyrzad do okres¬ lania znaku nosników ladunku w materialach pól¬ przewodnikowych, sluzacym da okreslania wlasnosci elektrofizycznych tych materialów.Znak nosników ladunku okresla sie na podsta¬ wie pomiarów zjawisk Halla lub na podstawie pomiaru znaku termo-SEM Seebecka. Znane sa rozwiazania konstrukcyjne przyrzadów do okresla¬ nia znaku nosników ladunku w materialach pól¬ przewodnikowych, pracujace na zasadzie wykorzys¬ tania do tego cehi zjawiska Seebecka — Z Soltys, E. Stolarski „Przyrzad do okreslania typu prze¬ wodnictwa pólprzewodników". Arch. Elektrot. 15,2.1966, L Wójcik „Przyrzad do okreslania typu przewodnosci materialów pólprzewodnikowych", Prace ITE, W-wa 1972. Przyrzady te posiadaja duze gabaryty utrudniajace poslugiwanie sie nimi bez¬ posrednio na stanowiskach technologicznych.O wymiarach tych przyrzadów w duzym stopniu decyduja uzyte do ich konstrukcji czule galwano- rnetry o znacznych gabarytach.Okreslenie znaku nosników w pólprzewodniku metoda badania znaku termo-SEM, przeprowadza sie dotykajac do powierzchni pólprzewodnika sonda metalowa ogrzewana od temperatury 50°C do 70°C W pewnym oddaleniu od ogrzanej sondy znaj¬ duje sie majaca kontakt elektryczny z pólprzewod¬ nikiem, druga sonda lub styk niepunktowy posia¬ dajacy temperature otoczenia. Powstajaca sila ter- 10 u 20 25 moelektryczna jest mierzona przez podlaczenie obu sond do galwanpmetru lub uczulajacego wzmacnia¬ cza pomiarowego. Nosniki ladunku w badanym materiale uzyskuja w obszarze ogrzanym przez goraca sonde dodatkowa energie i odplywaja z tego obszaru, przez co uzyskuje on ladunek elektryczny o znaku przeciwnym do znaku odplywajacych nos¬ ników. Dla okreslenia znaku nosników ladunku wystarczajace jest okreslenie znaku powstajacej termo-SEM.Stosowanie do okreslenia znaku termo-SEM gal- wanometru lub prostego ukladu wzmacniajacego w znanych rozwiazaniach powoduje, ze przyrzady te posiadaja niewielka opornosc wejsciowa rzedu kilkudziesieciu kQ uniemozliwiajaca jeclnoznaczne okreslenie znaku nosników ladunku w materialach o podwyzszonej rezystywnosci. Wykorzystywanie w znanych rozwiazaniach czulych, wrazliwych na wstrzasy galwanornetrów, koniecznych ze wzgledu na pomiar niskich napiec, nie pozwala tak wyko¬ nanych przyrzadów traktowac jako przyrzady prze¬ nosne.Przyrzad do okreslania znaku nosników ladunku w materialach pólprzewodnikowych wedlug wyna¬ lazku zawiera dwie sondy pomiarowe, uklad wzmacniajacy i odczytowy. Jedna z sond zaopa¬ trzona jest w grzejnik. Uklad pomiarowy sklada sie z wtórnika wejsciowego zbudowanego na parze tranzystorów polowych na wspólnym podlozu i na wzmacniaczu operacyjnym. Wejscia wzmacniacza 120 1443 120 144 4 operacyjnego polaczone sa ze zródlami pierwszego i drugiego tranzystora polowego a wyjscie z bram¬ ka drugiego tranzystora polowego oraz z jednym z wejsc drugiego wzmacniacza operacyjnego, sta¬ nowiacego wzmacniacz napiecia. Wskaznik znaku dolaczony jest do wyjscia drugiego wzmacniacza.Przyrzad jest maly i posiada przez to charakter przyrzadu podrecznego i w zwiazku z niewrazli- woscia na wstrzasy równiez przenosnego. Zastoso¬ wanie ukladu elektronicznego zasilanego bateryj¬ nie umozliwia dzieki bardzo duzej odpornosci wej¬ sciowej okreslanie znaku nosników w materialach pólprzewodnikowych o róznych koncentracjach nosnjkfor.**—» —-^^ Prte^tótiWjmiilykjnjest uwidoczniony w przy¬ kladowym wykonaniu na rysunku przedstawiaja¬ cym' schemat elektryczny przyrzadu. Przyrzad sklada sie* T^onti? pomiarowyeh SI, S2, wtórnika weiscUfTre^^^zlai^^Stipgo na parze tranzystorów polowych Tl, T2 oraz wzmacniaczu operacyjnym Wl, wzmacniacza napiecia, wskaznika znaku nos¬ nika ladunku oraz ukladu kontroli stanu baterii zasilajacych. Sonda SI zaopatrzona jest w grzej¬ nik G. Zródla tranzystorów polowych Tl, T2 o wspólnym podlozu polaczone sa z wejsciami wzmacniacza operacyjnego Wl, którego wyjscie do¬ laczone jest do bazy tranzystora polowego T2, oraz poprzez opornik R2 do jednego z wejsc wzmacnia¬ cza operacyjnego W2. Opornik R3 znajduje sie w obwodzie sprzezenia zwrotnego wzmacniacza ope¬ racyjnego W2, wyjscie którego polaczone jest z diodowym wskaznikiem «-numerycznym D5-i-D15.Dwa siedmiosegmentowe uklady diod D5-HD9 oraz D10-T-D15 wchodzace w sklad wskaznika a-nu- merycznego polaczone sa równolegle z ukladem oporników R4, R5, R6, R7, do których równolegle przylaczony jest uklad kontroli stanu baterii za¬ silajacych zbudowany na tranzystorze T3, do któ¬ rego kolektora dolaczona jest dioda elektrolumi¬ nescencyjna D16. Do bazy tranzystora polowego Tl dolaczony jest uklad poprzedzajacy skladajacy sie z opornika Rl i równolegle polaczonych diod Dl, D2.Diody D3, D4 znajduja sie na wyjsciu ukladu kon¬ troli stanu baterii zasilajacych.Przyrzad posiada dwa zródla zasilania bateryj¬ nego BI, B2. Istnieje mozliwosc zasilania przyrzadu równiez z zewnetrznego zródla zasilania. Uklad zasilania wlaczany jest wlacznikiem z jednym po¬ lozeniem stabilnym. Po zakonczeniu pomiaru nie istnieje mozliwosc pozostawienia przyrzadu z wla¬ czonym zasilaniem.Para tranzystorów polowych Tl i T2 na wspól¬ nym podlozu, wraz ze wzmacniaczem operacyj¬ nym Wl stanowi wtórnik wejsciowy przyrzadu.Uklad ten zapewnia duza opornosc wejsciowa przy¬ rzadu umozliwiajaca okreslania znaku nosników ladunku w materialach pólprzewodnikowych o róz¬ nych koncentracjach nosników. Potencjometr PI sluzy do zerowania ukladu. Stanowi wyzerowania ukladu odpowiada wygaszenie wskazników znaku D5-HD9, 1J10-HD15, Opornik Rl i diody Dl i D2 zabezpieczaja wzmacniacz przed przypadkowym wlaczeniem zródla napiecia o wartosciach przekra¬ czajacych +0,67 V lub —0,67V. Z wyjscia wtórnika wejsciowego mierzone napiecie podawane jest na 5 wejscia wzmacniacza odwracajacego zbudowanego na wzmacniaczu operacyjnym W2. Wartosc wzmoc¬ nienia wzmacniacza odwracajacego decyduje o czu¬ losci calego ukladu pomiarowego. Wzmocnienie to jest równe stosunkowi opornosci w obwodzie 10 sprzezenia zwrotnego R3 do opornosci wejscio¬ wej R2. Oporniki R4 do R7 stanowia dzielniki na¬ piec wstepnie polaryzujace diody D5^-D9, D10-KD15.Uklad kontroli stanu baterii zasilajacych, wyko¬ nany jest na tranzystorze T3, którego obciazenie u stanowi pojedyncza dioda elektroluminescencyjna D16. Emituje ona swiatlo jezeli suma napiec z obu baterii nie spadnie ponizej wartosci gwarantujacej poprawna prace ukladu pomiarowego. Diody D3 i D4 zabezpieczaja uklad przed wlaczeniem odwrot- 29 nej polaryzacji napiec zasilajacych.Róznica temperatur sond zimnej i goracej rzedu 30 do 50°C przy uwzglednieniu, ze wspólczynnik Seebecka dla wiekszosci pólprzewodników miesci sie w granicach 100 do 1000 ^V/°C, pozwala zorien- 25 towac sie o wielkosci napiec wejsciowych poda¬ wanych z sond na przyrzad. Napiecia te (rzedu ulamka lub kilku do kilkunastu miliwoltów) musza byc wzmocnione przez przyrzad do poziomu za¬ pewniajacego wysterowanie wskazników typu * przewodnosci.Zastosowanie optoelektronicznych wskazników typu przewodnosci badanych materialów pólprze¬ wodnikowych czyni przyrzad odpornym na wstrza¬ sy, umozliwia prace w dowolnej pozycji i umoz- 35 liwia nadanie mu charakteru podrecznego przy¬ rzadu przenosnego. Opornosc wejsciowa przyrzadu rzedu kilku MQ umozliwia Okreslenie typu prze¬ wodnosci pólprzewodników w szerokim zakresie koncentracji nosników ladunku. Konstrukcja me- 40 chaniczna przyrzadu umozliwia stosowanie wymia¬ ny sond jak równiez mozliwosc podlaczenia sond pomiarowych za posrednictwem przewodów ekra¬ nowanych z czescia pomiarowa przyrzadu. Pozwala to na latwe przystosowanie przyrzadu do spotyka- 45 nych w praktyce warunków pomiarów.Zastrzezenie patentowe Przyrzad do okreslania znaku nosników ladunku w materialach pólprzewodnikowych zawierajacy wymienne sondy pomiarowe z ukladem wzmacnia- m jacym i odczytowym, przy czym jedna z sond za¬ opatrzona jest w grzejnik, znamienny tym, ze uklad pomiarowy sklada sie z wtórnika wejscio¬ wego zbudowanego na parze tranzystorów polo¬ wych (Tl, T2) na wspólnym podlozu i na wzmac- 55 niaczu operacyjnym (Wl), którego wejscia pola¬ czone sa ze zródlami tranzystorów polowych (Tl, T2) a wyjscie z bramka tranzystora (T2) oraz z jednym z wejsc wzmacniacza operacyjnego (W2) stanowiacego wzmacniacz napiecia, do wyjscia któ¬ rego dolaczony jest wskaznik znaku.120 144 £3 R1 di a? Tl TT ^ b5+fi PL