Общая характеристика зондовых методов измерения удельного электрического сопротивления

Измерение УЭС полупроводников осуществляется преимущественно контактными или зондовыми методами.

Сущность зондовых методов измерения УЭС заключается в том, что через исследуемый образец с помощью одной системы контактов (т.н. токовых) пропускают электрический ток, а с помощью другой системы специальных контактов (потенциальные зонды) измеряют падение напряжения на определенных участках образца, значение которого с учетом геометрии и размеров образца, а также межзондовых расстояний используют для вычисления УЭС. Если обозначить силу тока I, падение напряжение - , а геометрический фактор – G, то общее выражение для УЭС, измеренного каким-либо зондовым методом, представимо в виде:

G (1.6).

Обыкновенно за малым исключением токовые контакты являются омическими (невыпрямляющими и неинжектирующими), что достигается либо за счет их большой площади соприкосновения с образцом, либо путем применения специальных методов их приготовления.

Одно из основных свойств полупроводников заключается в том, что приконтактное сопротивление зонда (R_k) обусловлено выпрямлением в контакте и существенно превышает сопротивление самого образца (R_обр).

В этой ситуации измерение величины непосредственно с помощью вольтметра как правило является некорректным, так как оно зависит не столько от R_обр, сколько от R_k

В метрологии полупроводников для исключения влияния приконтактных сопротивлений пользуются двумя основными методами. При измерениях малых напряжений и токов применяют классический компенсационный метод. В этом случае напряжение между зондами компенсируется встречным, равным по величине, но противоположным по полярности, напряжением от специального многодекадного потенциометра, питаемого от образцового нормального элемента. Момент компенсации определяется протеканием ''нулевого'' тока через гальванометр, а показания считываются с потенциометра. Поскольку в момент измерений ток через гальванометр равен нулю, влияние переходных контактных сопротивлений исключается.

В последнее время при измерениях малых ЭДС все больше и больше применяют прямые методы, основанные на достижениях техники по созданию регистрирующих и измерительных приборов с высокими значениями входного сопротивления (Rвх). Если выполняется условие Rвх>>Rк, то через такой прибор течет малый измерительный ток, и результат измерений не искажен наличием контактных сопротивлений.

В зависимости от количества и взаиморасположения зондов, геометрических и других факторов зондовые методы существуют в различных модификациях и отличаются друг от друга функционально.