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.

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: «СРЕДНИМ» по Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Диапазон воспроизведения силы постоянного тока, мкА    1 - 19990

Пределы относительной погрешности воспроизведения силы

постоянного тока, %    ±2

Диапазон измерения напряжения постоянного тока, мкВ    0,1 - 2000,0

Пределы относительной погрешности измерения напряжения

постоянного тока, %    ±2

Значение магнитной индукции в области измерения

(варианты исполнения магнита 0,38; 0,545; 1,0), Тл, не более    0,57

Входное электрическое сопротивление, Ом, не менее    2^10

Продолжительность непрерывной работы, ч, не более    8

Питание напряжением переменного тока, В    220±4,4

Частота питающего напряжения, Гц    50±0,5

Сопротивление изоляции, МОм, не менее    100

Габаритные размеры основного блока, мм, не более    400x310x115

Г абаритные размеры измерительного модуля, мм, не более    200x 120x 115

Масса установки без упаковки, кг, не более    11

Рабочие условия эксплуатации:

-    температура окружающего воздуха, °С    18 - 28

-    относительная влажность, %    45 - 80

-    атмосферное давление воздуха, мм рт.ст.    720 - 780

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.;

-    постоянный магнит    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.