WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

труднощів у випадку зразків середньої омності з = 10-2...106 Ом·см і низькоомних зразків з 106 Ом·см, даний спосіб визначення питомого опору може бути ускладнений наявністю ємнісного струму, поляризаційними ефектами і поверхневими витоками.
Ємнісний струм. Нехай вимірювання струму і напруги проводиться за допомогою простої схеми (рис. 2.1, а). Підключимо до зразка джерело напруги ДН з внутрішнім опором через пристрій Г, що вимірює струм, з опором . Струмом через пристрій V, реєструючим напругу , нехтуватимемо. У момент підключення джерела живлення; як і в більш загальному випадку дії на зразок будь-якої змінної напруги, що протікає через зразок струм підсумовується зі струму провідності і струму зміщення. Відповідно густина струму
(2.2)
де ? напруженість електричного поля в зразку; ? його діелектрична проникність; ? час.
Рис. 2.1. Схема для вимірювання опору зразка (а) і відповідна їй еквівалентна схема (б)
Оскільки , з (2.2) одержуємо
(2.3)
де ? ємність зразка. Відповідна виразу (2.3) еквівалентна схема зразка приведена на рис. 2.2, б).
Струм зсуву приводить до появи в еквівалентній схемі ємності . Паралельно їй підключена ще паразитна ємність монтажу , яка може бути набагато більшою ємності зразка. Поки ємності і не зарядяться, через пристрій Г разом із струмом провідності протікатиме і струм зарядки ємностей. Залежність струму через пристрій Г від часу така:
(2.4)
Для (2.5)
(2.6)
Ємнісний струм може спотворити результати вимірювання питомого опору. З (2.4) ? (2.6) слідує найпростіший спосіб уникнути такого спотворення ? вимірювання струму потрібно проводити у момент часу , задовольняючий нерівності (2.5). Реалізація цього способу не викликає ускладнень, якщо в зразку не виникають поляризаційні ефекти.
Поляризаційні ефекти приводять до зміни струму провідності через зразок при незмінній напрузі між його контактами. Вони можуть бути обумовлені, наприклад дрейфом в зразку іонів, виникненням в ньому за рахунок інжекції електронів і дірок областей просторового заряду. Залежно від об'єкту характерний час зміни струму може складати від долей секунди до годин і навіть доби.
Рис. 2.2. Імпульсна схема для вимірювання опору
Впливу поляризаційних ефектів на результати визначення питомого опору можна уникнути, вимірявши струм у момент часу , що задовольняє як нерівності (2.5), так і нерівності
(2.7)
Умови (2.5) і (2.7) можуть бути виконані тільки при
Задачу визначення у випадку поляризаційних ефектів можна вирішити, вимірявши адмітанс зразка на частоті . В цьому випадку за рахунок інерційності поляризаційні ефекти не позначаються на протіканні струму, а вимірювання адмітансу , де i ? уявна одиниця, дозволяє окремо знайти величини і . Для вимірювання використовують мости змінного струму.
При визначенні в умовах прояву поляризаційних ефектів, можна використовувати живлення від імпульсного джерела. Одна з можливих схем приведена на рис. 3.2. Тут генератор прямокутних імпульсів ГІ живить коло, що складається з послідовно сполучених гальванометра Г і зразка О. Довжина імпульсів і період їх проходження задовольняють нерівностям , що виключає дію ефектів поляризації. Гальванометр реєструє середній струм в колі. Під час дії імпульсу ємність зразка і паралельна їй паразитна ємність монтажу заряджаються через гальванометр, а після закінчення імпульсу через нього розряджаються. Тому струм ємності не впливає на реєстрований гальванометром середній струм. Величина його , де ? струм провідності під час дії імпульсу напруги. Визначивши величину , можна обчислити при відомій амплітуді імпульсів напруги опір зразка , а потім по формулі (2.1) його питомий опір. За допомогою такої методики при живленні зразків імпульсами з амплітудою =(1…2) кВ, = 1 мкс, = 1000 і чутливості гальванометра 10-10 А /поділка вдалося вимірювати питомий опір аж до 1010 Ом·см, а за допомогою промислових мостів змінного струму ? зазвичай до 106 107 Ом·см.
Поверхневий витік. Питомий опір приповерхневої області напівпровідника, як правило, відрізняється від питомого опору об'єму. Це пов'язано з існуванням біля поверхні області просторового заряду, де концентрації електронів і дірок можуть бути як меншими, так і більшими, ніж в об'ємі, а їх рухливості менші. Товщина цієї області порядку довжини екранування, і як правило складає нікчемну частку від лінійних розмірів поперечного перерізу масивних зразків, що використовуються для визначення питомого опору. Тому, якщо концентрація носіїв заряду в ній не дуже велика в порівнянні з концентрацією носіїв заряду в об'ємі або менша від неї, то зміною опору зразка через зміну питомого опору в приповерхневій області можна нехтувати.
Якщо концентрація носіїв заряду в приповерхневій області набагато більша, ніж концентрація в об'ємі (виникнення такої ситуації найбільш імовірне у високоомних напівпровідниках, коли концентрація носіїв заряду в об'ємі мала), то через тонку, але добре провідну приповерхневу область може проходити значна частина протікаючого через зразок струму ? має місце поверхневий витік струму. Ще однією причиною виникнення поверхневого витоку струму може являтися, наприклад, адсорбція на поверхню зразка вологи з атмосфери.
Струм поверхневого витоку зменшує опір зразка і приводить до заниження вимірюваного питомого опору, що при вимірюваннях необхідно усувати. Оскільки співвідношення між струмом через об'єм і поверхневим витоком залежить від геометрії зразка, то, зменшуючи його довжину і збільшуючи розміри поперечного перерізу, у принципі завжди можна реалізувати умови, коли витік малий. Проте такий шлях прийнятний, лише коли є можливість виготовляти достатньо великі зразки.
Інша можливість виключення поверхневого витоку ? використання зразка з охоронним кільцем (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Схема для вимірювання питомого опору з охоронним кільцем (а) і вигляд зразка в торець (б)
На один з торців зразка нанесений контакт К, оточений охоронним кільцем О, відстань від країв якого до контакту К набагато менша довжини зразка. Контакт на протилежному торці зразка ? суцільний. Опір приладу Г, що вимірює струм через центральний контакт К, малий, відповідно мале в порівнянні з прикладеною до зразка напругою падіння напруги на цьому приладі. Тому можна вважати, що контакт К і охоронне кільце еквіпотенціальні. В даних умовах струм поверхневого витоку проходить тільки через охоронне кільце, тому приладом Г він не вимірюється. Цей прилад вимірює струм, що проходить через центральний контакт К, а потім об'єм зразка. Його величина визначається формулою ( ? площа контакту К), яка дозволяє знайти питомий опір об'єму зразка.
2.2. Методи вимірювання роботи виходу
Робота виходу напівпровідника ?Т може бути вимірянарізноманітними методами: термоелектронної емісії, фотоелектронними та ін. Можна також визначити ?Т, вимірявши контактну
Loading...

 
 

Цікаве