PL89373B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru koncentracji i ruchliwosci nosników pradu w pólprze¬ wodnikach w funkcji temperatury. Urzadzenie ma zastosowanie w pracach pomiarowo-kontrolnych oraz bada¬ wczych dotyczacych pólprzewodników. Znane sa urzadzenia do pomiaru koncentracji nosników pradu w pólprzewodnikach, w których koncentracja jest okreslana za posrednictwem pomiaru napiecia Halla przy stalym pradzie próbki i zmiennym polu magnetycznym dzialajacym prostopadle do powierzchni próbki.W znanym urzadzeniu opisanym w „The Hall effect and related phenomena" E.H. Putley'a, London Butterworths 1960, str. 23-64 badana próbka pólprzewodnikowa umieszczona jest pomiedzy nabiegunnikami elektromagnesu zasilanego napieciem stalym lub napieciem zmiennym o czestotliwosci 50 Hz. Próbka zamoco¬ wana jest na uchwycie diamagnetycznym i znajduje sie w temperaturze pokojowej. Dla osiagniecia duzej czulosci pomiaru wymagane sa silne pola magnetyczne dzialajace na próbke, a wiec znaczne moce pradu stalego lub zmiennego do zasilania elektromagnesu. Umiejscowienie próbki pomiedzy nabiegunnikami duzych elektromagne¬ sów uniemozliwia pomiar koncentracji w funkcji temperatury oraz pod wplywem dzialania innych czynników fizycznych jak: promieniowanie jonizujace i oswietlenie. Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera tor pomiarowy napiecia Halla w postaci kompensatora amplitudy i fazy, wzmacniacza selektywnego oraz woltomierza cyfrowego i oscyloskopu. Badana próbka pólprzewodnikowa umieszczona jest w kriostacie na uchwycie wykonanym z materialu o wysokim przewodnictwie cieplnym, którego drugi koniec jest zanurzony w cieklym czynniku chlodzacym. Cewka wytwarzajaca pole magnetyczne, dzialajace na badana próbke jest nawinieta na kubkowym rdzeniu ferrytowym i umieszczona w kriostacie. Rdzen ferrytowy posiada w czesci centralnej otwór i jest zamocowany suwliwie oraz polaczony z osia próznioszczelna wyprowadzona na zewnatrz kriostatu. Cewka jest polaczona jednym koncem z masa kriostatu, a drugim koncem poprzez kondensator z generatorem mocy czestotliwosci akustycznej.Rozwiazanie konstrukcyjne mocowania próbki oraz cewki z rdzeniem ferrytowym zastosowane w urzadze¬ niu pozwala na pomiar koncentracji nosników w szerokim zakresie temperatur. Ponadto urzadzenie pozwala na pomiar koncentracji pod wplywem promieniowania jonizujacego oraz naswietlenia wiazka swiatla. Zastosowanie szeregowego kondensatora i generatora mocy czestotliwosci akustycznej pozwala na znaczne zmniejszenie mocy2 89373 zasilania ukladu magnetycznego przy wzroscie czulosci pomiaru koncentracji w stosunku do znanych urzadzen.Urzadzenie wedlug wynalazku zostalo objasnione na przykladzie wykonania przedstawionym na rys.f na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy,,a fig. 2 — kriostat w przekroju pionowym z konstrukcja zamocowa¬ nia próbki i cewki pola magnetycznego. Badana próbka pólprzewodnikowa 1 jest umieszczona w kriostacie 2 na uchwycie 21 chlodzonym cieklym azotem. Temperatura próbki jest kontrolowana ukladem, w sklad którego wchodza termopary kontrolne i pomiarowe 6, termopary odniesienia 7 i grzejnik 8 nawiniety na uchwycie 21 oraz stabilizator temperatury 9. Pomiar koncentracji nosników pradu jest dokonywany przy cewce 3 z rdzeniem ferrytowym nasunietej na badana próbke za posrednictwem osi próznioszczelnej 19 i bolców prowadzacych 20, przy czym cewka 3 jest polaczona jednym koncem z masa kriostatu 2, a drugim koncem poprzez kondensator 4 z generatorem mocy czestotliwosci akustycznej 5. Koncentracja nosników jest okreslana na podstawie znanej wielkosci pradu stalego przeplywajacego przez próbke 1 z ukladu zasilania 10, znanego natezenia pola magnetycznego wytwarzanego przez cewke 3 w szczelinie oraz napiecia Halla. Napiecie Halla jest mierzone przy skompensowaniu napiecia indukowanego w petli próbka — przewody laczace z napieciem otrzymanym z petli indukcyjnej 11 umieszczonej na uchwycie 21. Kompensacja ta jest przeprowadzana przy pomocy kompensatora amplitudy i fazy 12. Napiecie Halla otrzymywane z próbki jest wzmacniane przy pomocy wzmacniacza róznicowego 13 i wzmacniacza selektywnego 14 oraz kontrolowane oscyloskopem 17. Uklad przelaczajacy 15 wprowadza na wejscie woltomierza cyfrowego 16 napiecie odpowiadajace temperaturze próbki, pradowi próbki, napiecie na próbce oraz napiecie Halla. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenie pa tentowe Urzadzenie do pomiaru ruchliwosci i koncentracji nosników pradu w pólprzewodnikach zawierajace tor pomiarowy napiecia Halla skladajacy sie z kompensatora amplitudy i fazy, wzmacniacza róznicowego, wzmacnia¬ cza selektywnego oraz woltomierza cyfrowego i oscyloskopu, znamienne tym, ze badana próbka pólprzewodnikowa (1) umieszczona jest w kriostacie (2) na uchwycie (21) wykonanym z materialów o wysokim przewodnictwie cieplnym, którego drugi koniec jest zanurzony w cieklym czynniku chlodzacym, natomiast cewka pola magnetycznego (3) nawinieta jest na kubkowym rdzeniu ferrytowym i jest umieszczona równiez w kriostacie (2), a rdzen ferrytowy cewki (3) posiada w czesci centralnej otwór (18) i rdzen ten jest zamocowany suw Iiwie oraz polaczony z osia próznioszczelna (19) wyprowadzona na zewnatrz kriostatu (2), przy czym cewka (3) jest polaczona jednym koncem z masa kriostatu (2), a drugim koncem poprzez kondensator (4) z generato¬ rem mocy czestotliwosci akustycznej (5).89 373 F/G. / F/3.

2 PL