Методы измерения удельного электрического сопротивления

Цель работы
ознакомиться с двухзондовым и четырехзондовым методами измерения удельного электрического сопротивления; выполнить измерение величины для ряда образцов полупроводниковых материалов.

Содержание

Порядок выполнения работы[править]

Проверка состояния зондов[править]

  1. Опустить зонды на держатель образца «до упора».

  2. Подняв зонды, удостовериться в том, что они выступают из держателя (в положении равновесия) примерно на одинаковое — в пределах порядка ±20 % от средней длины выступающей части — расстояние.

    (В данном случае, мы предполагаем, что сила, действующая на зонд, пропорциональна его отклонению от положения равновесия. Цель данного шага, тем самым — проверить, что силы, с которыми зонды прижимаются к образцу, также близки по величине.)

  3. Измерить расстояние между зондами — для использования в последующих расчетах удельного сопротивления.

Установка образца[править]

  1. Поднять зонды над держателем образца.
  2. Закрепить образец под зондами, между торцевыми контактами держателя.
  3. Опустить зонды на образец «до упора».

Измерение удельного сопротивления[править]

  1. Подключить выход генератора к торцевым контактам (для двухзондового метода измерения) или к крайним зондам (для четырехзондового.)
  2. Задать параметры генератора — синусоидальный сигнал частотой 7‒13 Гц и амплитудой до порядка 10 В (в зависимости от образца.) Длительность — 0.5 с; частота дискретизации — 192 кГц.
  3. Указать сопротивление токоизмерительного резистора.
  4. Выполнить программу снятия измерений.
  5. Изучить построенные программой графики (зависимости напряжения на измерительном резисторе и измерительных зондах от времени; вольт-амперную характеристику) на предмет возможных проблем. При их наличии — устранить и повторить измерение.
  6. Записать номер образца, метод измерения, вычисленное программой значение сопротивления (без множителей, учитывающих геометрию задачи.) При получении различных значений сопротивления для положительных и отрицательных полупериодов входного сигнала — использовать меньшее из них.
  7. Повторить измерения для выбранных образца и метода три—пять раз, каждый раз переустанавливая зонды.

Возможные проблемы и их устранение[править]

Наличие отчетливых «срезов» на графиках напряжения на резисторе и измерительных зондах — свидетельствует о превышении предельного возможного выходного тока для используемого генератора. Решить эту проблему можно уменьшив амплитуду генерируемого сигнала. (Что, при постоянном сопротивлении образца, пропорционально уменьшит и ток.)

Ряд проблем связан с «плохим» контактом одного или более зондов с образцом и может быть решен (с некоторой вероятностью) простой переустановкой зондов. В их числе следующие.

  1. Наличие очевидных «помех» и разрывов на графиках напряжения, «петель» на построенной ВАХ — что может свидетельствовать о неустойчивом контакте.
  2. Заметная разность фаз между графиками тока и напряжения — возможна при образовании паразитной емкости в точке контакта.
  3. «Плавное» насыщение на графике напряжения, а равно существенная нелинейность построенной ВАХ, появление участков с «отрицательным» сопротивлением — могут быть признаками образования МОП-структур в точках контактов металлических зондов с поверхностью полупроводника.



© 2015 Иван Шмаков, CC BY-SA 3.0+.