ОКСТУ 1772
Разработан Министерством цветной металлургии СССР.
Исполнители: А.В. Елютин, Н.Н. Соловьев, Н.И. Сучкова, В.М. Михайлов.
Внесен Министерством цветной металлургии СССР.
Член Коллегии А.П. Снурников.
Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 октября 1983 г. N 5178.
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 октября 1983 г. N 5178 срок действия установлен с 01.01.1985 до 01.01.1990.
Настоящий стандарт устанавливает метод измерения удельного электрического сопротивления, коэффициента Холла и определения типа проводимости, концентрации и холловской подвижности основных носителей заряда для полупроводниковых материалов с удельным электрическим сопротивлением от
монокристаллических арсенида галлия и фосфида галлия.Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3910-82.
1.1. Определение удельного электрического сопротивления основано на измерении продольного электрического поля
1.2. Определение коэффициента Холла основано на измерении поперечного электрического поля
1.3. Тип электропроводности полупроводникового материала устанавливают по знаку ЭДС Холла в соответствии с черт. 1.
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
![]() Черт. 1
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением
Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
1.4. Концентрацию и подвижность основных носителей заряда определяют расчетным путем на основании данных по измерению удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла.
2.1. Структурная схема установки для измерения удельного электрического сопротивления и коэффициента Холла представлена на черт. 2.
![]() 1 - измеряемый образец; 2 - магнит; 3 - источник
постоянного тока; 4 - измерительное устройство;
5 - коммутирующее устройство
Черт. 2
2.1.1. Измерительная установка должна быть аттестована. Основная относительная погрешность установки при контроле образцов с удельным электрическим сопротивлением
не должна превышать при измерении удельного электрического сопротивления +/- 5% и коэффициента Холла +/- 8%, при контроле образцов с удельным электрическим сопротивлением не должна превышать соответственно +/- 12% и +/- 15%.(п. 2.1.1 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
2.1.2. Допускается проведение измерений и обработка результатов с использованием средств автоматизации по алгоритмам, изложенным в настоящем стандарте, в частности использование установок типа "Холл-100", "Холл-200" при условии соблюдения требований п. 2.1.1
(п. 2.1.2 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
2.2. Требования к элементам структурной схемы в зависимости от параметров измеряемого материала приведены в табл. 1 - 2.
2.2.1. Магнит, обеспечивающий создание магнитных полей изменяемой полярности, должен удовлетворять требованиям табл. 1.
Таблица 1
(таблица 1 в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением
Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
Наименование ?Подвижность основных? Магнитная ? Допустимая
материала ?носителей заряда мю,? индукция в ? неоднородность
? 2 -1 -1 ?зазоре магнита ?магнитного поля в
? см x В x с , ?B, Тл, не более?области измерения,
? не более ? ? %, не более
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 3 ? ?
Арсенид галлия n- ? 3 x 10 ? 1,0 ? +/- 3
и p-типа ? ? ?
электропроводности ? 3 ? ?
? 7 x 10 ? 0,7 ?
? ? ?
? 4 ? ?
? 1 x 10 ? 0,5 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 2 ? ?
Фосфид галлия n- ? 2 x 10 ? 1,0 ? +/- 3
и p-типа ? ? ?
электропроводности ? ? ?
Примечание. Измерение коэффициента Холла в арсениде галлия p-типа электропроводности с концентрацией основных носителей заряда более
выполняют при значении B не менее 0,7 Тл.2.2.2. Источник постоянного тока, обеспечивающий создание в измерительной цепи электрического тока изменяемой полярности, должен удовлетворять требованиям табл. 2. Погрешность регистрации электрического тока не должна превышать 1% при измерении материала с удельным электрическим сопротивлением
и 3% при измерении полуизолирующего материала с удельным электрическим сопротивлением .(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
(таблица 2 в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением
Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
Удельное ? Значение ? Допустимая ? Входное ?Чувствитель-
электрическое ?электрического?нестабильность?электрическое ?ность
сопротивление,? тока I, А, ?электрического?сопротивление ?измерительного
ро, Ом x см, ? не более ?тока за время ?измерительного?прибора, В
не более ? ?измерения, %, ?прибора R , ?
? ? не более ? вх ?
? ? ? Ом, не менее ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
-3 ? -1 ? ? 4 ? -7
5 x 10 ? 5 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
-2 ? -1 ? ? 4 ? -6
3 x 10 ? 2 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
0 ? -1 ? ? 4 ? -5
1 x 10 ? 1 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
1 ? -2 ? ? 5 ? -5
1 x 10 ? 1 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
2 ? -3 ? ? 6 ? -5
1 x 10 ? 1 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
3 ? -4 ? ? 7 ? -5
1 x 10 ? 1 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
4 ? -5 ? ? 8 ? -5
1 x 10 ? 1 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
5 ? -6 ? ? 9 ? -4
1 x 10 ? 1 x 10 ? +/- 1 ? 10 ? 10
? ? ? ?
6 ? -7 ? ? 10 ? -3
1 x 10 ? 5 x 10 ? +/- 5 ? 10 ? 10
? ? ? ?
7 ? -8 ? ? 11 ? -3
1 x 10 ? 5 x 10 ? +/- 5 ? 10 ? 10
? ? ? ?
8 ? -9 ? ? 11 ? -3
1 x 10 ? 5 x 10 ? +/- 5 ? 10 ? 10
? ? ? ?
9 ? -10 ? ? 12 ? -3
1 x 10 ? 5 x 10 ? +/- 5 ? 10 ? 10
2.2.3. Прибор для измерения электрического напряжения должен удовлетворять требованиям табл. 2.
Погрешность измерения электрического напряжения не должна превышать 1% при контроле материала с удельным электрическим сопротивлением
и 2,5% - при контроле полуизолирующего материала с удельным электрическим сопротивлением ![]() (п. 2.2.3 в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
2.2.4. Коммутирующее устройство должно обеспечивать при контроле одного образца проведение измерительных операций с использованием одного измерительного прибора. Значение величины электрического сопротивления изоляции контактов коммутирующего устройства не должно быть менее входного электрического сопротивления измерительного устройства.
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
2.3. Вспомогательные средства
2.3.1. Держатель образца должен обеспечивать:
перпендикулярность плоскости образца направлению магнитного поля с отклонением от перпендикулярности не более +/- 3°;
возможность проведения измерений при затемнении образца;
соответствие электроизоляционных свойств конструкционных материалов сопротивлению измерительного прибора.
2.3.2. Микрометр или другой инструмент для измерения толщины образца с погрешностью не более
и с погрешностью не более для измерения толщины d <= 0,06 см.2.3.3. Исключен с 1 января 1990 года. - Изменение N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606.
2.3.4. Прибор для измерения абсолютного значения магнитной индукции с погрешностью не более 2%.
2.3.5. Термометр с погрешностью измерения не более 0,5 К.
3.1. Измерения проводят на образцах в виде плоскопараллельных пластин в форме квадрата (черт. 3) или произвольной формы либо на образцах крестообразной формы (черт. 4).
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
![]() ![]() 3.1.1. Допускается проводить измерения на образцах в форме параллелепипеда, удовлетворяющих требованиям к образцам крестообразной формы (табл. 3).
(п. 3.1.1 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
3.2. Измерения полуизолирующего материала с удельным электрическим сопротивлением
проводят на образцах крестообразной формы (либо в форме параллелепипеда).(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
3.3. Требования к характеристикам образцов приведены в табл. 3.
Таблица 3
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
Форма ? Длина ?Ширина ? Толщина ?Допускаемое?Расстояние? Отношение
образца ?образца?образца? образца ?отклонение ? между ? линейных
? L, см ? a, см ? d, см ?от средней ?контактами? размеров
? ? ? ? толщины ? 1 и 2, ? контактов
? ? ? ?образца, %,? 3 и 4, l ?к минимальному
? ? ? ? не более ? ? расстоянию
? ? ? ? ? ? между ними,
? ? ? ? ? ? не более
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
Пластина? не ? не ? 0,02 - 0,1? +/- 5 ? - ? 0,1
? менее ? менее ?> 0,1 - 0,2? +/- 2,5 ? - ? 0,1
? 0,5 ? 0,5 ? ? ? ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? ? L ? ? ?L L ?
Крест ?>= 0,8 ? < - ? 0,02 - 0,1? +/- 5 ?- < l < - ? -
? ? 3 ?> 0,1 - 0,2? +/- 2,5 ?4 2 ?
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР
от 22.03.1989 N 606)
Для пластин произвольной формы поперечный размер образца должен быть не менее 0,7 см.
(абзац введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
4.1. На образец крестообразной формы наносят шесть электрических контактов.
4.2. На образец в виде плоскопараллельной пластины наносят четыре электрических контакта, располагая их на торцовой поверхности или периферии пластины.
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
Абзац исключен с 1 января 1990 года. - Изменение N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606.
4.3. Электрические контакты должны обладать:
линейной вольт-амперной характеристикой (результаты измерения не должны зависеть от конкретных режимов измерений);
малым переходным сопротивлением (рекомендуемые методы оценки устанавливаются в зависимости от вида полупроводниковых монокристаллических материалов).
4.4. Перед выполнением измерений электрофизических параметров измеряют геометрические размеры образца.
(п. 4.4 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
4.4.1. Толщину образца в виде плоскопараллельной пластины измеряют в трех точках одной в центре и двух на периферии пластины. Если поперечный линейный размер образца превышает 5 см, толщину образца измеряют в 5 точках одной в центре и четырех на периферии образца. За результат измерения толщины принимают среднее арифметическое полученных значений.
(п. 4.4.1 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
4.4.2. Геометрические размеры образцов крестообразной формы измеряют два раза в противоположных концах образца. За результат измерений принимают среднее арифметическое полученных значений.
(п. 4.4.2 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
5.1. Измерения проводят при фиксированной температуре. Допускаемое отклонение температуры за время измерения не более 0,5 К.
5.2. Проведение измерений на образцах в виде плоскопараллельных пластин.
5.2.1. Образец устанавливают в держатель и пропускают через него электрический ток, используя соседнюю по периметру образца пару контактов. Фиксируют значение тока I и разности потенциалов U, возникающей на второй паре контактов, в следующем порядке:
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
, ; , ; , ; , .5.2.2. Вводят магнитное поле, фиксируют значения тока I, магнитной индукции B и разности потенциалов U в следующем порядке:
, ; , ; , ; , .Цифровые индексы соответствуют контактам образца (черт. 3). Значения токов при измерениях в пределах одного пункта (5.2.1 или 5.2.2) должны быть одинаковыми; значения токов при выполнении измерений по разным пунктам могут различаться в пределах требования табл. 2.
5.3. Проведение измерений на образцах крестообразной формы
5.3.1. Образец устанавливают в держатель и пропускают через него электрический ток. Фиксируют значения электрического тока в двух направлениях
5.3.2. Вводят магнитное поле, фиксируют значения магнитной индукции B, электрического тока в двух направлениях
, ; , ; , ; , .Цифровые индексы соответствуют контактам образца (черт. 4).
6.1. Обработка результатов измерений на образце в форме плоскопараллельной пластины
6.1.1. Значения напряжений
; (1) ; (2) ; (3) ; (4)(формулы 1 - 4 в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением
Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
При вычислении значений напряжений
(абзац введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
При определении коэффициентов
; (5) . (6)При определении значений
6.1.3. Средние значения напряжений
; (7) . (8)6.1.4. Удельное электрическое сопротивление
, (9)где I - значение электрического тока, при котором проводились измерения по п. 5.2.1, А;
d - толщина измеряемого образца, см;
6.1.5. Коэффициент Холла
, (10)где B - значение индукции магнитного поля, Т;
I - значение электрического тока, при котором проводились измерения по п. 5.2.2, А;
6.1.6. Концентрацию основных носителей заряда N, см3, вычисляют по формуле
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением
Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
где e - заряд электрона;
;(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
r - холловский фактор, принимаемый равным 1.
6.1.7. Холловскую подвижность основных носителей заряда
, вычисляют по формуле6.2. Обработка результатов измерений на образце крестообразной формы
6.2.1. Значения напряжений
(в ред. Изменения N 1, утв. Постановлением
Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
; (14) . (15)При определении значений
(абзац введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.2.2. Средние значения
6.2.3. Удельное электрическое сопротивление
; (19) , (20)S - площадь поперечного сечения образца, см2: S = a x d,
где d - толщина образца, см;
a - ширина образца, см;
B - значение индукции магнитного поля в зазоре магнита, Т;
l - расстояние между контактами 1 и 2, 3 и 4, см (черт. 4).
6.2.4. Концентрацию и подвижность основных носителей заряда вычисляют по формулам (11) и (12).
6.2.5. Значения удельного электрического сопротивления и концентрации основных носителей заряда в полуизолирующих материалах
могут быть приведены к температуре ; (21) ; (22) , (23)где K - постоянная Больцмана;
;T - температура измерения, К;
E - энергия активации глубокого примесного центра, определяющего полуизолирующие свойства материала, эВ.
Для GaAs n-типа электропроводности E = 0,8 эВ.
Для GaP < Fe < p-типа электропроводности E = 0,7 эВ.
(п. 6.2.5 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.2.6. Результаты измерений представляют числом с тремя значащими цифрами с указанием порядка величины. Результаты измерений и вычислений округляют в соответствии с правилом: если первая (справа налево) из отбрасываемых цифр более или равна 5, то последнюю цифру увеличивают на 1, если менее 5, то оставшиеся цифры не изменяют.
(п. 6.2.6 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.2.7. Интервал, в котором находится минимальное значение суммарной погрешности измерения удельного электрического сопротивления с доверительной вероятностью P = 0,95, составляет +/- 5% для образцов с удельным электрическим сопротивлением
; +/- 12% для образцов с удельным электрическим сопротивлением .(п. 6.2.7 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.2.8. Интервал, в котором находится минимальное значение суммарной погрешности измерения концентрации основных носителей заряда с доверительной вероятностью P = 0,95, составляет +/- 8% для образцов с удельным электрическим сопротивлением
; +/- 15% для образцов с удельным электрическим сопротивлением .(п. 6.2.8 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.2.9. Интервал, в котором находится минимальное значение суммарной погрешности измерения подвижности основных носителей заряда с доверительной вероятностью P = 0,95, составляет +/- 8% для образцов с удельным электрическим сопротивлением
; +/- 10% для образцов с удельным электрическим сопротивлением .(п. 6.2.9 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.2.10. Наличие в контролируемом образце посторонних включений, неоднородности распределения электрофизических параметров приводит к увеличению суммарной погрешности измерений, которую устанавливают при метрологической аттестации метода применительно к конкретной продукции
(п. 6.2.10 введен Изменением N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606)
6.3 - 6.9. Исключены с 1 января 1990 года. - Изменение N 1, утв. Постановлением Госстандарта СССР от 22.03.1989 N 606.
Обязательное
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
??????????????????????????????????????????????????????????????????
альфа ? f
??????????????????????????????????????????????????????????????????
1,0 ? 1,000
1,5 ? 0,985
2,0 ? 0,960
2,5 ? 0,932
3,0 ? 0,906
3,5 ? 0,882
4,0 ? 0,860
4,5 ? 0,839
5,0 ? 0,821
5,5 ? 0,804
6,0 ? 0,789
6,5 ? 0,774
7,0 ? 0,761
7,5 ? 0,750
8,0 ? 0,738
8,5 ? 0,727
9,0 ? 0,717
9,5 ? 0,708
10,0 ? 0,699
11,0 ? 0,682
12,0 ? 0,668
13,0 ? 0,655
14,0 ? 0,643
15,0 ? 0,632
16,0 ? 0,622
17,0 ? 0,612
18,0 ? 0,604
19,0 ? 0,596
20,0 ? 0,588
22,0 ? 0,574
24,0 ? 0,562
26,0 ? 0,551
28,0 ? 0,541
29,0 ? 0,536
30,0 ? 0,532
32,0 ? 0,524
34,0 ? 0,516
36,0 ? 0,509
38,0 ? 0,503
40,0 ? 0,496
45,0 ? 0,483
50,0 ? 0,471
55,0 ? 0,461
60,0 ? 0,452
65,0 ? 0,444
70,0 ? 0,436
75,0 ? 0,430
80,0 ? 0,423
85,0 ? 0,418
90,0 ? 0,413
95,0 ? 0,408
100,0 ? 0,403
110,0 ? 0,395
120,0 ? 0,388
130,0 ? 0,382
140,0 ? 0,376
150,0 ? 0,371
160,0 ? 0,366
170,0 ? 0,361
180,0 ? 0,357
190,0 ? 0,353
200,0 ? 0,350
250,0 ? 0,335
300,0 ? 0,324
350,0 ? 0,315
400,0 ? 0,307
460,0 ? 0,301
500,0 ? 0,295
600,0 ? 0,286
700,0 ? 0,279
800,0 ? 0,273
900,0 ? 0,268
1000,0 ? 0,263
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost_gosudarstvennyj-standart/15/gost_88919.html
На правах рекламы:
|