Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла HMS-3000

Назначение

Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла HMS-3000 (далее по тексту - установка) предназначена для измерения удельного электрического сопротивления, коэффициента Холла, определения типа проводимости, концентрации и подвижности основных носителей заряда полупроводниковых материалов и полупроводниковых структур на подложках из арсенида галлия в соответствии с методикой измерений по ГОСТ 25948 «Арсенид галлия и фосфид галлия монокристаллические в микроэлектронной промышленности. Измерение удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла».

Описание

Принцип действия установки основан на измерении напряжения постоянного тока в направлениях: параллельном и перпендикулярном пропускаемому току, между контактами образца размерами не более 20x20 мм по горизонтали, вертикали и диагонали, без воздействия и при воздействии на образец магнитного поля. Смена направления подачи постоянного тока и направления измерения напряжения производится автоматически с помощью механического реле. На основании полученных значений напряжения постоянного тока, измеренного при пропускании тока в разных направлениях, без воздействия и при воздействии магнитного поля на образец, вычисляется значение удельного сопротивления, проводимости, концентрации и подвижности основных носителей заряда, магнитного сопротивления, коэффициента Холла. Результаты измерений и расчетов выводятся на монитор персонального компьютера.

Значения удельного электрического сопротивления в диапазоне 10-4 - 10-1 Ом-см, тип

7 21 3

проводимости, значение концентрации носителей заряда в диапазоне 10 - 10 см и значе-

72

ние подвижности основных носителей заряда в диапазоне 1 - 10 см /(Вс) определяется косвенным методом.

Установка состоит из основного блока, измерительного модуля и программного обеспечения (ПО).

Основной блок установки смонтирован в металлическом корпусе. На его лицевой панели расположены индикатор наличия питания, индикатор выполнения измерения и кнопка сброса. На задней панели расположены переключатель для выбора порта USB или RS232, разъем порта RS232, разъем порта USB, разъем для подсоединения измерительного модуля, кнопка включения и выключения питания, предохранитель, разъем для кабеля питания, клемма заземления.

Измерительный модуль представляет собой алюминиевый прямоугольный корпус. В центре данного корпуса закреплена алюминиевая емкость с пенопластовой вставкой для измерений в жидком азоте. В верхней части крышки смонтирован разъем для соединения с основным блоком установки и технологическое отверстие для заливки жидкого азота в алюминиевую емкость через воронку, в нижней расположен разъем для установки платы с измеряемым образцом. Отверстия на передней и задней стенках корпуса модуля используются для загрузки и смены полярности П-образного магнита, при этом боковые стенки и алюминиевая емкость служат направляющими при загрузке и смене полярности П-образного магнита.

Лист № 2 Всего листов 5

Установка позволяет определять параметры полупроводниковых материалов при задании разных значений постоянного тока, изменять количество измерений от 1 до 1000 раз и автоматически усреднять результат измерения, проводить измерения при комнатной температуре и температуре жидкого азота.

Охлаждение установки - воздушное, с естественной вентиляцией.

Внешний вид установки и место пломбирования показаны на рисунках 1,2.

Программное обеспечение

Идентификационные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Уровень защиты ПО «HMS-3000» от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню: «СРЕДНИИ» по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Диапазон воспроизведения силы постоянного тока, мкА

I    - 19990 ±2

0,1 - 2000,0

±2

0,57

2^107

8

220±4,4

50±0,5

100

400x310x115

200x120x115

II

18 - 28 45 - 80 720 - 780

Пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения силы постоянного тока, %

Диапазон измерения напряжения постоянного тока, мкВ

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения напряжения постоянного тока, %

Значение магнитной индукции в области измерения (варианты исполнения магнита 0,38; 0,545; 1,0), Тл, не более

Входное электрическое сопротивление, Ом, не менее

Продолжительность непрерывной работы, ч, не более

Питание напряжением переменного тока, В

Частота питающего напряжения, Гц

Сопротивление изоляции, МОм, не менее

Габаритные размеры основного блока, мм, не более

Габаритные размеры измерительного модуля, мм, не более

Масса установки без упаковки, кг, не более

Рабочие условия эксплуатации:

-    температура окружающего воздуха, °С

-    относительная влажность, %

-    атмосферное давление воздуха, мм рт.ст.

Знак утверждения типа

наносится на лицевую панель основного блока наклейкой и на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским способом.

Комплектность

В комплект поставки входят:

1. Установка в составе:

-    основной блок    1 шт.;

-    измерительный модуль    1 шт.;

Поверка

осуществляется по документу 432-115-2015 МП «Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла HMS-3000. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФБУ «Тест-С.-Петербург» 18.02.2015 года.

Перечень основных и вспомогательных средств измерений, применяемых при поверке:

-    мультиметр Agilent 3458A, диапазон измерений силы постоянного тока 1 нА - 20 А, ПГ ±(0,003 - 0,012) %, диапазон измерений постоянного напряжения 1 мкВ - 1000 В, ПГ ±(0,0008 - 0,003) %;

-    установка для поверки измерителей магнитной индукции УПТ-1, диапазон измерений 25 - 1500 мТл, ПГ ±0,02 %;

-    прибор для поверки вольтметров В1-13, диапазон измерений силы постоянного тока 1 нА - 100 мА, ПГ ±(0,005 - 0,01) %;

-    резистор С2-14, 390 Ом, ПГ ±0,5 % (4 шт.);

-    персональный компьютер (ПК), операционная система «Windows 98/Ме/2000/ХР»;

-    CD диск с программным обеспечением HMS-3000 v.3,5 (v.3.52).

Сведения о методах измерений

Методика измерений изложена в Руководстве по эксплуатации «Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла HMS-3000, разделы 4, 5».

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к установке для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла HMS-3000

1.    ГОСТ 25948-83 «Арсенид галлия и фосфид галлия монокристаллические. Измерение удельного сопротивления и коэффициента Холла».

2.    ГОСТ 14014-91 «Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний».

3.    ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

4.    Техническая документация фирмы «Ecopia Corporation», Корея.

Рекомендации к применению

-    вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.