Измерение - холл
Cтраница 2
 |
Зависимости холловской подвижности электронов и дырок в кремнии от концентрации носителей заряда. [16] |
Анализ температурной зависимости холловской подвижности носителей заряда, полученной на основе экспериментальных данных по измерениям ЭДС Холла и удельной проводимости, представляет собой еще одну возможность определения концентрации электрически активных примесей в полупроводнике. Она связана с влиянием ионов примесных атомов на рассеяние носителей заряда, что в наибольшей степени сказывается на подвижности носителей заряда при низких температурах. Этот метод наиболее эффективен при высокой концентрации примесей, когда уширение возбужденных состояний приводит к образованию зоны непрерывного спектра, смыкающейся с исходной зоной. В этом случае раздельное определение концентрации доноров и акцепторов может быть осуществлено путем измерения холловской подвижности, если известны механизмы рассеяния носителей заряда. [17]
 |
Технические данные.| Структурная схема тесламетра Холла. [18] |
Для измерения параметров постоянных магнитных полей обычно ПХ питается от источника постоянного тока, а измерение ЭДС Холла осуществляется непосредственно с помощью показывающего прибора. Для снижения погрешности измерения магнитной индукции до 0 5 - 0 1 % измерение ЭДС Холла производят компенсаторами. Применяют также схемы температурной компенсации и термостатирование. Для уменьшения погрешности от нелинейности амплитудной характеристики ПХ используют компенсаторы с нелинейными элементами. Однако эффективность их низка, если учитывать необходимость смены преобразователей при повреждении. В целях увеличения разрешающей способности выходная часть холловского тесламетра изготовляется в цифровом варианте. Нижний предел измерения тесламетров ограничивается нестабильностью термоЭДС и напряжения неэквипо-тенциальности. Поэтому во многих разработках используют переменный ток питания ПХ. Верхний предел измерения тесламетров практически не ограничен. Существуют варианты увеличения чувствительности и уменьшения аддитивной составляющей погрешности с помощью схем автоматического управления током питания ПХ. В табл. 5.17 приведены технические данные тесла-метров для измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей. [19]
По принципу измерения этот способ определения профиля концентрации и подвижности носителей заряда аналогичен способу последовательного удаления слоев, однако в этом случае не требуется измерения ЭДС Холла и можно ограничить: я измерениями поверхностной проводимости, например методом Вая-дер - Пау. [20]
Этот метод измерения ЭДС Холла является самым простым и наиболее распространенным. От источника постоянного напряжения ИН ( рис. 2.4) через образец прямоугольной формы пропускают постоянный ток. Образец помещают между полюсами постоянного магнита или электромагнита, создающего в рабочем зазоре магнитную индукцию до 1 Тл. Изменение магнитной индукции в рабочем зазоре магнита осуществляют меняя расстояние между полюсами магнита, регулируя ток электромагнита, а также применяя магнитные концентраторы. [21]
Этот результат замечателен тем, что коэффициент Холла оказывается независящим от каких-либо параметров, за исключением концентрации носителей тока. Очевиден способ проверки: для этого необходимо провести измерения ЭДС Холла Еу в зависимости от магнитного поля. [22]
Основной частью прибора является компенсационная схема. Эта схема, представляющая собой потенциометр, предназначена для измерения ЭДС Холла, поступающей от датчика. Когда измеряемое напряжение окажется скомпенсированным, стрелка индикатора, расположенного на лицевой панели прибора, устанавливается на нуль. При этом в окошках, расположенных рядом с каждой декадой, оказываются цифры, выражающие величину индущии измеряемого магнитного поля. [23]
Для измерения параметров постоянных магнитных полей обычно ПХ питается от источника постоянного тока, а измерение ЭДС Холла осуществляется непосредственно с помощью показывающего прибора. Для снижения погрешности измерения магнитной индукции до 0 5 - 0 1 % измерение ЭДС Холла производят компенсаторами. Применяют также схемы температурной компенсации и термостатирование. Для уменьшения погрешности от нелинейности амплитудной характеристики ПХ используют компенсаторы с нелинейными элементами. Однако эффективность их низка, если учитывать необходимость смены преобразователей при повреждении. В целях увеличения разрешающей способности выходная часть холловского тесламетра изготовляется в цифровом варианте. Нижний предел измерения тесламетров ограничивается нестабильностью термоЭДС и напряжения неэквипо-тенциальности. Поэтому во многих разработках используют переменный ток питания ПХ. Верхний предел измерения тесламетров практически не ограничен. Существуют варианты увеличения чувствительности и уменьшения аддитивной составляющей погрешности с помощью схем автоматического управления током питания ПХ. В табл. 5.17 приведены технические данные тесла-метров для измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей. [24]
 |
Модель полупроводникового образца с неоднородным распределением концентрации носителей заряда. [25] |
Рассмотрим эффект Холла для неоднородного образца и выясним, какие характеристики образца можно определить при измерении ЭДС Холла. [26]
В настоящее время широко применяются магниторезонансные, гальваномагнитные и индукционные методы и соответствующие средства измерений. При использовании эффекта Холла точность и диапазон измерений магнитной индукции в основном определяется метрологическими характеристиками преобразователя Холла, поскольку измерение ЭДС Холла, которая обычно находится в пределах 10 3 - 1 В, можно осуществить с высокой точностью. Применение серийно выпускаемых преобразователей Холла, цифровых милливольтметров и микропроцессорных устройств для коррекции погрешностей обеспечивается созданием одно - и многоканальных тесламеров для измерений магнитной индукции постоянного и переменного поля в пределах 10 - 2 - 10 Тл с погрешностью 0 2 - 0 5 % в рабочем диапазоне температур 4 - 400 К. [27]
Метод тока Холла позволяет проводить измерения на более вы-сокоомных материалах, чем метод ЭДС Холла. Этому способствует такое соотношение геометрических размеров образца, при котором его сопротивление между токовыми контактами ниже, чем при измерении ЭДС Холла. Небольшое различие в характеристиках половинок контактов практически не влияет на результаты измерений в высокоомных образцах, тогда как небольшая асимметрия в расположении холловских контактов при измерении ЭДС приводит к образованию их значительной неэквипотенциальности, которая затрудняет измерения. Так как ток, протекающий через поперечное сечение образца, складывается из объемной и поверхностной составляющих, то оказывается возможным разделить эти составляющие и исследовать их раздельно. [28]
Для измерения ЭДС Холла применяют также метод, аналогичный четырехзондовому методу измерения удельного сопротивления с расположением зондов в вершинах квадрата. Если, например, образец - круглая пластина ( рис. 2.3) и зонды размещены симметрично по ее краю, то этот случай аналогичен измерению ЭДС Холла на пластине произвольной формы. [29]
Сравнение с экспериментальными данными возможно, разумеется, лишь в той области температур, в которой можно говорить о газе ротонов, а длина их пробега мала по сравнению с расстояниями между вихревыми нитями. На рисунке даны значения Б, вычисленные по формулам ( 1), ( 2) ( пунктирная кривая); мы видим, что хотя при более высоких температурах они хорошо согласуются с измерениями Холла и Вайнена, но уже при 1 3 оказываются слишком малыми. [30]
Страницы: 1 2 3