SU430338A1

SU430338A1 - DEVICE FOR MEASUREMENT OF ELECTRICAL PARAMETERS OF SEMICONDUCTOR MATERIALS

Info

Publication number: SU430338A1
Application number: SU1769369A
Authority: SU
Original assignee: Н. А. Белова, Н. И. Петраченок, Ю. Ф. Соколов , Б. Г. Степанов; Институт радиотехники , электроники СССР
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1974-05-30

Description

1one

Изобретение относитс к области измерени и контрол электрофизических параметров полупроводников и может быть использовано при производстве полупроводниковых материалов и контроле качества некоторых полупроводниковых приборов.The invention relates to the field of measuring and controlling the electrophysical parameters of semiconductors and can be used in the manufacture of semiconductor materials and quality control of some semiconductor devices.

Известно устройство дл измерени подвижности носителей тока по изменению сопротивлени полупроводникового кристалла в магнитном поле, содержащее источник питани , электрический мост, одним из плеч которого вл етс исследуемый полупроводник, наход щийс в магнитном поле, усилитель и регистрирующее устройство.A device for measuring the mobility of current carriers by a change in the resistance of a semiconductor crystal in a magnetic field is known, which contains a power source, an electric bridge, one of whose arms is a semiconductor under study that is in a magnetic field, an amplifier and a recording device.

Трудоемкость и сложность определени подвижности в таком устройстве обусловлены тем, что необходимо тем или иным методом измерить сопротивление полупроводникового кристалла в отсутствии магнитного пол Ro, сопротивление в магнитном поле RH и затем вычислить подвижность (J, по формулеThe complexity and complexity of determining the mobility in such a device is due to the fact that it is necessary to measure the resistance of a semiconductor crystal in the absence of a magnetic field Ro, the resistance in a magnetic field RH and then calculate the mobility (J, using the formula

1/ЖЕКm 1 / ЖЕКm

- Н У GR, - H U GR,

где С - скорость света;where C is the speed of light;

Н - напр женность магнитного пол ;H is the magnetic field strength;

G - фактор, завис щий от характерных размеров кристалла, конфигурации контактов к нему и от взаимной ориентации кристалла и магнитного пол .G is a factor depending on the characteristic dimensions of a crystal, the configuration of contacts to it, and on the relative orientation of the crystal and the magnetic field.

Цель изобретени - сокращение времени измерени , повышение точности измерени подвижности и обеспечение применени в качестве выходного регистрирующего прибора непосредственного измерител напр жени .The purpose of the invention is to reduce the measurement time, improve the accuracy of measuring the mobility and ensure the use of a direct voltage meter as an output recording device.

Это достигаетс тем, что в одно из плеч моста введен стабилизатор тока, а между коллектором и базой усилительного транзистораThis is achieved by introducing a current stabilizer into one of the bridge arms, and between the collector and the base of the amplifying transistor

включена цепь из последовательно соединенных резистора, конденсатора и параллельновстречно соединенных диодов.included a circuit of series-connected resistor, capacitor and parallel-pole-connected diodes.

На чертеже показана схема устройства. Она содержит источник 1 питани ; мостовуюThe drawing shows a diagram of the device. It contains a source of food 1; pavement

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, междуthe circuit formed by the investigated semiconductor crystal 2, current-stabilizing element 3 and resistors 4 and 5; the magnet 6 and the registering node formed by the amplifying stage on the transistor 7, between

коллектором и базой которого включена цепочка , состо ща из конденсатора 8, резистора 9 и полупроводниковых диодов 10 и И, и вольтметром 12. Напр жение от источника 1 питани подаетс в одну из диагоналей моста так, чтобы токостабилизирующий элемент 3 и исследуемый полупроводниковый кристалл 2 были включены последовательно по отношению к источнику нитани , а в другую диагональ моста подключаетс регистрирующий узел.the collector and base of which includes a chain consisting of a capacitor 8, a resistor 9 and semiconductor diodes 10 and I, and a voltmeter 12. The voltage from the power source 1 is fed into one of the bridge diagonals so that the current stabilizing element 3 and the semiconductor crystal 2 under study connected in series with respect to the source of the thread, and the registering node is connected to another bridge diagonal.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Если отсутствует магнитное поле, мостова схема балансируетс изменением величины Т0:ка, стабилизированного элементом 3. Когда с номощью магнита 6 к ПолупроводниковОМу кристаллу прикладываетс магнитное поле, в измерительной диагонали моста образуетс напр жение разбаланса, поступающее через усилительный каскад на транзисторе 7, между коллектором и базой которого включена ценочка из элементов 8-И, на вольтметр 12.If there is no magnetic field, the bridge circuit is balanced by changing the value of T0: ka stabilized by element 3. When a magnetic field is applied to a semiconductor crystal with a magnet 6, a unbalance voltage is generated in the bridge measuring diagonal between the collector and the transistor 7 the base of which includes a cenote of elements 8-I, per voltmeter 12.

Анализ работы мостовой схемы с токостабилизирующим элементом с учетом соотношени (1) показывает, что напр жение разбаланса мостовой схемы AL/, возникающее в случае приложени к исследуемому нолупроводниковому кристаллу магнитного нол , св зано простым соотношением с подвижностью носителей тока в этом кристаллеAn analysis of the operation of a bridge circuit with a current-stabilizing element, taking into account relation (1), shows that the voltage unbalance of the bridge circuit AL / arising when a magnetic zero is applied to the investigated semiconductor crystal is related to the carrier mobility in this crystal

UR,Ur,

t,t,

(2)(2)

С2 KI+R., C2 KI + R.,

где и--напр жение источника 1 нитани ;where and is the voltage source 1 of the thread;

RI и Rz - фиксированные сопротивлени резисторов 4 и 5, 1вход щих в мостовую схему.RI and Rz are the fixed resistances of resistors 4 and 5, 1 entering the bridge circuit.

Таким образом, показани линейного вольтметра в регистрирующей цепи прапорциональны квадрату величины измер емой подвижности , а непосредственный учет геометрического фактора G, завис щего от характерных размеров кристалла, конфигурации электродов к нему и взаимной ориентации кристалла и магнитного пол , может быть осуществлен изменением , например, чувствительности вольтметра .Thus, the readings of a linear voltmeter in the recording circuit are proportional to the square of the magnitude of the measured mobility, and direct consideration of the geometric factor G, depending on the characteristic dimensions of the crystal, the configuration of electrodes to it and the relative orientation of the crystal and the magnetic field, can be made by changing, for example, the sensitivity voltmeter.

Усилительный каскад на транзисторе, введенный в регистрирующий узел, имеет цепь нелинейной обратной св зи, образованную конденсатором , резистором и полупроводниковыми диодами, котора включена между коллектором и базой транзистора. Дл такого каскада выходное напр жение измен етс как корень квадратный из величины входного напр жени . Таким образом, при прохождении сигнала разбаланса мостовой схемы через этот усилительный каскад напр жение на его выходе ДУ пропорционально величине измер емой подвижностиThe transistor amplifier stage introduced into the registering node has a non-linear feedback circuit formed by a capacitor, a resistor and semiconductor diodes, which is connected between the collector and the base of the transistor. For such a cascade, the output voltage varies as the square root of the input voltage. Thus, when the unbalance signal of the bridge circuit passes through this amplifying cascade, the voltage at its output is proportional to the value of the measured mobility

Ш .W.

(3)(3)

и может быть зарегистрировано линейным вольтметром.and can be registered with a linear voltmeter.

Сокращение времени измерени , повышение точности измерени и обеспечение применени в качестве выходного регистрирующего прибора непосредственного измерител напр жени , например цифрового вольтметра, в данномReducing measurement time, improving measurement accuracy and ensuring the use of a direct voltage meter, such as a digital voltmeter, as an output recording device in this

устройстве достигаетс тем, что реализуетс пр мопоказывающий прибор и из измерений исключаютс промежуточные этапы нахождени сопротивлени полупроводникового кристалла в магнитном поле и без него и вычислени подвижности по формуле (1), и тем, что в регистрирующую цепь введен усилительный каскад, реализующий линейную св зь между величиной измер емой подвижности и напр жением разбаланса мостовой схемы.the device is achieved by the fact that a direct reading device is realized and the intermediate stages of finding the resistance of a semiconductor crystal in and without a magnetic field and calculating the mobility by the formula (1) are eliminated from measurements, and the amplifying cascade realizing the linear connection between the magnitude of the measured mobility and the voltage unbalance of the bridge circuit.

Предмет изобретен и The subject is invented and

Устройство дл измерени электрических параметров полупроводниковых материалов, содержащее источник питани , электрический мост, одним из плеч которого вл етс исследуемый полупроводник, наход щийс в магнитном поле, усилитель на транзисторе и регистрирующее устройство, отличающеес тем, что, с целью повышени 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 .A device for measuring the electrical parameters of semiconductor materials, containing a power source, an electrical bridge, one of whose arms is a semiconductor under study, which is in a magnetic field, an amplifier at a transistor and a recording device, characterized in that, in order to increase the speed and accuracy of measurements, A current stabilizer is inserted into one of the shoulders of the bridge, and a circuit of a successively connected resistor, a capacitor and a parallel-counter-connected is inserted between the collector and the base of the transistor. x diodes.