Методы измерения удельного электрического сопротивления

1. Проверить состояние зондов.

   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 расстояние — (1.5 ÷ 2) мм. Различия не должны превышать порядка ± 20 % от средней длины выступающей части.

      (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.

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

1. Подключить выход генератора к крайним зондам (для четырехзондового метода измерения) или к торцевым контактам (для двухзондового.)

2. При измерении двухзондовым методом — измерить поперечные размеры образца и вычислить площадь поперечного сечения.

3. Указать сопротивление токоизмерительного резистора.

4. Задать параметры генератора — синусоидальный сигнал частотой 5‒10 Гц и полуамплитудой порядка 1‒10 В (в зависимости от образца.) Длительность — 0.5 с; частота дискретизации — 192 кГц.

5. Запустить программу снятия измерений.

6. Опуская зонды и следя за графиками на предмет возможных проблем добиться успешного получения нужного количества измерений.

7. Записать номер образца, метод, результаты измерений.

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.)

«Плавное» симметричное насыщение может быть признаком нагрева полупроводника в области контактов и может быть устранено уменьшением подаваемого напряжения. (С другой стороны, напряжение следует поддерживать как можно бо́льшим, чтобы уменьшить вклад абсолютной погрешности измерителей.)

Влияние на образец яркого света (в частности — прямых солнечных лучей) может приводить к изменению измеряемого сопротивления на величину порядка 10 % и более. Следует по возможности затенить образец на время проведения измерений.

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.

• Наличие очевидных «помех» и разрывов на графиках напряжения.
• Заметная разность фаз между графиками тока и напряжения; наличие смещения, превышающего порядка 1 мВ — возможны при образовании паразитной емкости в точке контакта.
• Существенная асимметрия или нелинейность графиков, «противофазность» напряжения на зондах и на токоизмерительном резисторе — могут быть признаками образования МОП-структур в точках контактов металлических зондов с поверхностью полупроводника. В этом случае иногда помогает однократное проведение измерений с полуамплитудой до порядка 10 В.
• В случае двухзондового метода — получение в остальном удовлетворяющих критериям отбора результатов измерений, для которых отношение амплитуд напряжений близко к единице. (Такие результаты могут фиксироваться даже в отстутствие образца как такового.)

1. List of semiconductor materials // Wikipedia. URI: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_semiconductor_materials
2. МОП-структура // Википедия. URI: http://ru.wikipedia.org/wiki/МОП-структура
3. Полупроводник // Википедия. URI: http://ru.wikipedia.org/wiki/Полупроводник
4. Удельное электрическое сопротивление // Википедия. URI: http://ru.wikipedia.org/wiki/Удельное_электрическое_сопротивление