SU819637A1

SU819637A1 - Method of measuring resistivity distribution in optical transparent media

Info

Publication number: SU819637A1
Application number: SU792729434A
Authority: SU
Inventors: Николай Андреевич Морозов; Александр Иванович Руковишников
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамениинститут Радиотехники И Электро-Ники Ah Cccp
Priority date: 1979-02-27
Filing date: 1979-02-27
Publication date: 1981-04-07

Description

1one

Изобретение относитс к области измерений электрических параметров различных материалов и может быть использовано в оптоэлектронике дл измерени распределени удельного сопротивлени в оптических материалах.The invention relates to the field of measuring the electrical parameters of various materials and can be used in optoelectronics for measuring the resistivity distribution in optical materials.

Известны способы измерени распределени удельного сопротивлени материала с помощью электрических зондов 1.Methods are known for measuring the distribution of the resistivity of a material using electrical probes 1.

Способ состоит в измерении с помощью передвижного электрического зонда распределени потенциала на поверхности образца , к которому приложено посто нное напр жение с помощью двух неподвижных электрических зондов. При этом нелинейность распределени потенциала между неподвижными зондами характеризует неоднородность распределени удельного сопротивлени .The method consists in measuring with a mobile electric probe the distribution of the potential on the surface of the sample, to which a constant voltage is applied with the help of two fixed electric probes. In this case, the nonlinearity of the potential distribution between the fixed probes characterizes the nonuniform distribution of the resistivity.

Наиболее близким к данному изобретению вл етс четырехзондовый способ измерени распределени удельного сопротивлени на поверхности пленки, осуществл емый посредством приложени посто нного напр жени к среде 2.Closest to this invention is a four-probe method for measuring the resistivity distribution on the film surface, carried out by applying a constant voltage to the medium 2.

Недостатком известных способов вл етс невозможность измерени распределени удельного сопротивлени в высокоомных материалах, больща затрата времени на измерение, недостаточна точность и невозможность измерени объемного распределени удельного сопротивлени . Посто нна времени однократного измерени при исследовании высокоомных материалов зоидовым методом определ етс временем зар дки входной емкости электрометра С и равна ACS/d, где удельное сопротивление материала, d - диаметр контактной площадки электрического зонда, константа . Дл материалов с удельным сопротивлением J 10 ом м посто нна времени составл ет сек при мкм и .A disadvantage of the known methods is the impossibility of measuring the distribution of resistivity in high-resistance materials, the longer the time spent on measurement, the lack of accuracy and the impossibility of measuring the volume distribution of resistivity. The time constant of a single measurement in the study of high-resistance materials by the zoid method is determined by the charging time of the input capacitance of the electrometer C and is equal to ACS / d, where the material resistivity, d is the diameter of the contact pad of the electric probe, is constant. For materials with a resistivity of J 10 ohm m, the time constant is seconds at µm and.

Таким образом, при исследовании высокоомных материалов врем измерени распределени удельного сопротивлени , т.е. врем полного рабочего цикла, равное NT. где N необходимое число точек кривой распределени , становитс слищком больщим. Кроме того, использование зондового метода не исключает погрещности измерени , св занные с состо нием поверхности исследуемого материала, наличием поверхностного нарущенного сло с особым, отличным от остального объема, характером проводимости , а также с перераспределением зар дов и полей в объеме материала по мере передвижени зонда. Целью насто щего изобретени вл етс повышение точности измерени . Указанна цель достигаетс тем, что к среде прикладывают одновременно с посто нным напр жением переменное, измер ют распределение изменени показател преломлени на частоте переменного напр жени , после чего отключают посто нное напр жение и измер ют врем релаксации показател преломлени на частоте-переменного напр жени и определ ют уделное сопротивление по формуле D-i АПсо в иьи-ы TS7 где Uo и посто нное и переменное напр жени , соответственно; unj -изменение показател преломни на частоте переменного напр жени ; d - рассто ние между электродами образца; Т - врем релаксации; и.о -диэлектрическа проницаемость среды и вакуума; В - константа. На-чертеже представлена схема устройства , реализующего предложенный способ, где источник света 1, коллиматор 2, скрещенные пол роиды 3 и 4, компенсатор 5, образец 6, объектив 7, экран 8, фотоприемник 9, источник переменного напр жени 10, аттенюатор 11, конденсатор 12, источник посто нного напр жени 13. Пример осуществлени способа К двум электродам на противоположных гран х исследуемого образца, выполненного в виде пр моугольного параллелепипеда, приThus, in the study of high-resistance materials, the measurement time of the resistivity distribution, i.e. NT full cycle time. where N is the required number of points on the distribution curve, it becomes too large. In addition, the use of the probe method does not exclude measurement errors related to the state of the surface of the material under study, the presence of a surface disturbed layer with a special, different from the rest of the volume, conductivity, as well as the redistribution of charges and fields in the volume of the material . The purpose of the present invention is to improve the measurement accuracy. This goal is achieved by applying a variable simultaneously with a constant voltage to the medium, measuring the distribution of the change in the refractive index at the frequency of the alternating voltage, and then disconnecting the constant voltage and measuring the relaxation time of the refractive index at the frequency of the alternating voltage and determine the proper resistance according to the formula DiAppo in TS-Ii-s TS7 where Uo and constant and alternating voltage, respectively; unj - change the refractive index at the frequency of the alternating voltage; d is the distance between the sample electrodes; T is the relaxation time; i.d. dielectric constant of the medium and vacuum; B is a constant. The drawing shows a diagram of a device implementing the proposed method, where the light source 1, collimator 2, crossed floors 3 and 4, compensator 5, sample 6, lens 7, screen 8, photodetector 9, alternating voltage source 10, attenuator 11, a capacitor 12, a source of constant voltage 13. An example of the implementation of the method To two electrodes on opposite faces of the sample under study, made in the form of a rectangular parallelepiped, with

кладывают посто нное электрическое напр жение . По истечении максвеловского времени по схеме, приведенной на чертеже, в различных точках образца в плоскости ху измер ют ДПбиС помощью устройства, показанного выше. Затем одновременно с посто нным напр жением подают переменное напр жение Uw от источника 10 через конденсатор 12, которое вызывает фазовую модул цию световых волн. Фазова модул ци с помощью пол роидов преобразуетс в амплитудную, котора регистрируетс фотоприемником 9. Величину Л , измер ют путем компенсации фазовой модул ции с помощью компенсатора 4. В качестве компенсатора используют, например, калиброванный электрооптический модул тор, на который через аттенюатор 11 подают калиброванное напр жение, индуцирующее фазовую модул цию противоположного знака.put a constant electrical voltage. After the Maxwell time has elapsed according to the scheme shown in the drawing, DPS by means of the device shown above is measured at different points of the sample in the xy plane. Then, simultaneously with a constant voltage, an alternating voltage Uw from source 10 is supplied through a capacitor 12, which causes phase modulation of the light waves. Phase modulation using polaroids is converted into amplitude, which is recorded by the photoreceiver 9. The value of L is measured by phase modulation compensation using a compensator 4. A calibrated electro-optical modulator is used as a compensator, to which a calibrated the voltage inducing the phase modulation of the opposite sign.

жением переменное, измер ют распределение изменени показател преломлени , на частоте переменного напр жени , после чего отключают посто нное напр жение и измер ют врем релаксации показател преломлени на частоте переменного напр жени , определ ют удельное сопротивление по формулеvariable, measure the distribution of the refractive index at the frequency of the alternating voltage, then turn off the DC voltage and measure the relaxation time of the refractive index at the frequency of the alternating voltage, determine the resistivity by

f4 .- i arioj d-TMf4 .- i arioj d-tm

- & 14 Uo. o - & 14 Uo. o

где Uo и Utj-посто нное и переменное напр жение , соответственно;where Uo and Utj-constant and alternating voltage, respectively;

ДПц,-изменение показател преломлени на частоте переменного напр жени ;DPC, - change of the refractive index at the frequency of the alternating voltage;

d - рассто ние между электродами образца;d is the distance between the sample electrodes;

Claims

1. USSR author's certificate

No. 230967, cl. G 01 R 31/00, publ.

2. USSR author's certificate

No. 3676775, cl. 324-64, publ. 1972 totip).