CS202665B1 - Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů - Google Patents

Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů Download PDF

Info

Publication number
CS202665B1
CS202665B1 CS756635A CS663575A CS202665B1 CS 202665 B1 CS202665 B1 CS 202665B1 CS 756635 A CS756635 A CS 756635A CS 663575 A CS663575 A CS 663575A CS 202665 B1 CS202665 B1 CS 202665B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
circuit
measuring
specific resistance
measured
probe
Prior art date
Application number
CS756635A
Other languages
English (en)
Inventor
Milos Jurca
Jiri Pliva
Karel Cadek
Original Assignee
Milos Jurca
Jiri Pliva
Karel Cadek
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Milos Jurca, Jiri Pliva, Karel Cadek filed Critical Milos Jurca
Priority to CS756635A priority Critical patent/CS202665B1/cs
Priority to DD7600194794A priority patent/DD127816A1/xx
Priority to DE2643914A priority patent/DE2643914C2/de
Priority to US05/728,839 priority patent/US4075557A/en
Priority to FR7629680A priority patent/FR2326708A1/fr
Publication of CS202665B1 publication Critical patent/CS202665B1/cs

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2607—Circuits therefor
    • G01R31/2637—Circuits therefor for testing other individual devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

Předmětem vynálezu je zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů.
Specifický odpor vodivých a polovodivých materiálů se v současné době měří v podstatě dvěma způsoby: kontaktním a bezkontaktním. Kontaktní způsob umožňuje měření specifického odporu v libovolném místě měřeného vzorku materiálu, zatímco bezkontaktní způsob umožňuje měření v objemu daném tlouštkou vzorku a plochou určenou geometrickým tvarem měřící sondy.
Z kontaktních způsobů měření je nejdůležitější tzv. čtyřbodová metoda. Její princip spočívá v měření úbytku napětí mezi dvěma wolframovými hroty, přiloženými k povrchu měřeného vzorku v určených bodech. Měrný stejnosměrný proud je přiváděn druhou dvojicí hrotů, umístěných vně snímacích hrotů. Tato metoda dává při zachování potřebných podmínek, hlavně přítlačného tlaku, poloměru a vzdálenosti hrotů, vcelku dobré výsledky s přesností, dostačující pro běžnou výrobu měřených materiálů.
Hlavní nevýhodou čtyřbodové metody je její poměrně malá produktivita měření, nebol je potřeba několikanásobného měření na více místech povrchu, a dále malá životnost měřících hlavic, tj. otupování a deformace hrotů o povrch měřených materiálů. Mimoto může při pečlivé práci dojit k jistému znečištění, případně poškození, povrchu měřeného
202 665
202 885 materiálu otěrem a vysokým měrným tlakem kovových hrotů a stykem s podložkou.
Bezdotykové způsoby meření specifického odporu jsou saíoleny na eleL-lromágftéiiéW metodě, přičemž jednotlivá provedení měřičů se odlišují způsobem vyhodnocení měření.
Buá se vyhodnocuje změna indukčnosti měřící cívky, nebo impedance měrného obvodu, změna činitele jakosti měrného obvodu anebo změna útlumu vysokofrekvenčního pole ve vlnovodu apod. Známý je například měřič specifického odporu a tlouětěk vrstev, který využívá elektromagnetické metody a vyhodnocuje změnu indukčnosti měřící cívky, způsobenou měřeným parametrem. Využívá přeměny frekvenčně modulovaného signálu na amplitudově modulovaný jeho průchodem rezonančním obvodem, přičemž měřený vzorek může být vázán induktivně nebo kapacitně.
Společnou nevýhodou stávajících měřících bezdotykových zařízení je nelineární závislost mezi měřeným parametrem, kterým je obvykle stejnosměrné napětí, získané detekcí vysokofrekvenčního napětí a měrným odporem, což v mnoha případech vede k použití ručkových přístrojů s nelineární stupnicí, případně použití různých korekčních grafů apod., což ve svém důsledku vede k nízké a v závislosti na hodnotě měrného odporu proměnné absolutní i relativní přesnosti měření. Rovněž produktivita měření je zvláště v případech použití korekčních grafů nízká.
Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro měření specifického odporu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno měrným obvodem, obsahujícím cívku paralelně spojenou se sériovou kombinací prvního a druhého kondenzátoru, tvořících kapacitní dělič, kde k odbočce cívky je připojen generátor vysokofrekvenčního napětí a paralelně ke druhému kondenzátoru kapacitního děliče je připojena sériová kombinace první a druhé kompenzační impedance, přičemž ke druhé kompenzační impedanci je paralelně připojena měrná sonda, déle k cívce a prvnímu kondenzátoru kapacitního děliče je připojen detekční obvod, k jehož výstupu je připojen proměnný odpor, spojený se vstupem linearizačního obvodu, jehož výstup je připojen ke korekčnímu obvodu, spojenému s digitálním voltmetrem.
Zařízení pro měření specifického odporu podle vynálezu je charakterizováno následujícími výhodami. Patří mezi ně mimo jiné, snadná obsluha, několikanásobně větší rychlost měření než u známých zařízení, eliminace používáni korekčních grafů, vyjádření hodnoty specifického odporu v digitální formě, snadné údržba bez použití speciálních měřících přístrojů, vysoká přesnost měření. Měřený vzorek materiálu není při tom ve styku s žádnou kovovou části přístroje, není mechanicky namáhán a u destiček měřeného materiálu, například křemíku, vyniká necitlivost měření na průhyb.
Příklady zařízení pro měření specifického odporu podle vynálezu jsou znázorněny na výkresech, kde na obr. Γ je zapojení měrného obvodu, na obr. 2 jedna z variant jeho konkrétního provedení. Na obr. 3 je zjednodušené provedení zapojení zařízení pro měření specifického odporu podle vynálezu, na obr. 4 zapojeni detekčního obvodu, na obr. 5 linearizačniho obvodu, na obr. 6 a 7 korekčního obvodu. Na obr. 8 a 9 je vyobrazení měrné sondy
202 BBS a soustavy měrná sonda - měřená destička materiálu, na obr. 10 náhradní zapojeni soustavy měrná sonda - měřená destička.
Příklad provedení měrné sondy koaxiálního uspořádání je zobrazen na obr. 9. Průměry Dl. 52. D3. jakož i volba materiálu, konstrukce a technologie jaou voleny tak, aby sonda vykazovala následující vlastnosti. Pro jejich popis je zapotřebí jeětě náhradního zapojení soustavy měrná sonda - měřená destička, zobrazené na obr. 8, kde MV představuje měřený vzorek o průměru 0D a MS je měrné sonda s průměry Dl. Dg., Dj podle obr. 9. Náhradní zapojení soustavy měrné sonda - měřená deatička, zobrazené na obr. 10, je tvořeno vlastní kapacitou elektrod sondy CQ, paralelně připojenou k sériové kombinaci náhradní kapacity soustavy Cg a náhradního ztrátového odporu Rg toho objemu destičky, kterým prochází kvazistationární elektrické pole. Měrná sonda MS má následující vlastnosti:
- náhradní kapacita soustavy, respektive vazební kapacita Cg, mezi měrnou sondou a měřenou destičkou vykazuje hodnotu přibližně 6 pF;
- vlastní kapacita elektrod sondy CQ je přibližně 2 pF;
- měřené destička MV se nedotýká kovového povrchu elektrod měrné sondy MS;
- aktivní plocha měrné sondy, tj. plocha zúčastněná měření, je přibližně 30 % celkové plochy destičky.
Náhradní ztrátový odpor Rg a kapacita Cg jsou dány vztahy:
Rg * fló . j) . — (Λ ;Λ- cm; cm) (1) *D
Cg = β . — (F; m) , (2)
Sl kde - a / jsou konstanty závislé na provedení měrné sondy a tM, tp tlouštky sondy
a destičky. Pro sondu podle obr. 9 platí (3)
oL· = _L_ 2 • Λ,
yá » 6,95 . 1012 . - 1 (F.m; m2) (4)
1
Měrná sonda je připojována k měrnému obvodu, který tvoří s dalšími obvody zařízení pro měření specifického odporu. Celkové schéma tohoto zařízení je znázorněno na obr. 3· Toto zařízení sestává z generátoru vysokofrekvenčního napětí 1 o vnitřním odporu 2, připojeného k měrnému obvodu tvořenému cívkou g a kapacitním děličem tvořeným kondenzátory £, g. Součástí měrného obvodu jsou dále kompenzační impedance 6, g, přičemž paralelně k impedanci g je připojena měrná sonda 8. Indukčnost impedance £ zde kompenzuje kapacita soustavy měrný obvod - měřená destička, indukčnost impedance 2 kompenzuje vlastní kapacitu měrné
202 BBS obvod. K měrnému obvodu je dále připojen detekční obvod 9*. sloužící k detekci nakmitaného napětí na měrném obvodu. Součástí zařízení je dále proměnný odpor 10*. linearizačni obvod US korekční obvod 12* a digitální voltmetr 13*. Proměnný odpor 10* slouží k cejchování zařízení, linearizačni obvod 11* je určen k linearizaci měřeného parametru, korekční obvod 12* slouží ke korekci vlivu tloušlky měřených destiček a digitální voltmetr 13* je zde za účelem odečítání hodnot měřených specifických odporů.
Měrný obvod je zobrazen na obr. 1 a 2, přičemž na obr. 1 je zdůrazněno jeho blokové zapojení a na obr. 2 příklad konkrétního detailního zapojení s detekčním obvodem. K měrnému obvodu MO. tvořenému cívkou 2, kapacitním děličem £, 2 a kompenzačními impedancemi 6, 1» jsou připojeny generátor vysokofrekvenčního napětí 1 o vnitřním odporu 2 tvořený blokem měřená destička MD s měrnou sondou, přičemž náhradní zapojení této soustavy je tvořeno odporem 2 a kondenzátory 8, 10 (viz obr. 9, 10), a konečně detekční obvod J, sloužící k detekci nakmitaného napětí na měrném obvodu MO. Kompenzační impedance 6, χ z obr. 1 jsou na obr. 2 tvořeny civkemi 6, 2 a detekční obvod D je v uspořádání podle obr. 2 tvořen diodou 11 s filtrem, sestávajícím z odporu 13 a kondenzátorů 12, 14. Samostatně je tento detekční obvod vyobrazen na obr. 4, kde paralelně k jeho výstupu je připojen odpor 15.·
Pro zapojení měrného obvodu na obr. 1 až 3 platí vztah wL, w C.
(5) kde w je jmenovitý kruhový kmitočet generátoru G, je kompenzační impedance 1 β vlastní kapacita § elektrod měrné sondy.
Rovněž platí vztah wL, w Ce (5a) kde L2 je kompenzační impedance 6 a Cg je kapacita 10 soustavy měrná sonda - měřená destička.
Ze vztahů (5) a (5a) vyplývají velikosti kompenzačních impedancí L2, Lj
(6) (6a)
Ztrátový odpor Rg měřené destičky je transformován na svorky cívky 2 měrného obvodu, respektive na její odbočku, přičemž při této transformaci je využívána pouze lineární transformační oblast kapacitního děliče, definovaného vztahem
202 BBS (7)
kde C^, Cg jsou kondensátory £, 2, Rg je ztrátový odpor měřené destičky a RQ přetransformovaný odpor Rg na svorky cívky 2·
Lineární závislosti nakmitaného napětí obvodu UQ na přetransformovaném ztrátovém odporu měřené destičky Rq je možno dosáhnout tehdy, když rezonanční odpor vlastního nezatíženého obvodu Rr a ztrátový odpor diodového detektoru Rfl (detekční obvod) splňují podmínku
Rr -oO
R^j —. oO (8).
Vlivem konečných hodnot činitele jakosti nezatíženého obvodu (rezonančního odporu Rr) a ztrátového odporu diodového detektoru Rfl je nutno závislost UQ = f (RQ), a tedy i U f (^ ) linearizovat (ý á· zde specifický odpor). V každém případě je však nutno zabezpečit proudové napájeni měrného obvodu a vhodnou hodnotu činitele vazby mezi vinutími cívky 2·
Tuto linearizaci provádí linearizační obvod, zobrazený na obr, 5, tvořený operačním zesilovačem 8 s odpory 1. 2. £2, 5. 21 8 diodami 22» 6« který je velmi jednoduchý a představuje jedno z možných provedeni. K výstupu tohoto obvodu je připojen korekční obvod, jehož úkolem je korigovat vliv tlouělky měřených destiček tak, eby nebylo nutno měnit cejchování zařízení, provedené při určité tlouáíce destičky. Na obr. 6 a 7 jeou dvě modifikace tohoto korekčního obvodu, tvořeného odporovým děličem, který sestává buňto ze dvou odporů ll, 2^, anebo z proměnného odporu 1++. Přesnost korekce je dána přesností nastavení odporů děliče.
Zařízení k provádění způsobu měření specifického odporu podle vynálezu slouží k měře' ní specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů různých geometrických tvarů, například kruhových destiček různých tlouětěk, k měření specifického odporu kapalných a plynných látek a k měření tlouětěk vratev vodivých materiálů. V důsledku provedených linearizací je údaj napětí, odečtený na displeji digitálního voltmetru, číselně roven hodnotě měrného odporu měřeného vzorku, respektive výěe uvedených tlouětěk vrstev.
PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (1)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů, obsahující generátor vysokofrekvenčního napětí, kapacitní dělič, linearizační obvod, korekční obvod a digitální voltmetr, vyznačené tím, že je tvořeno měrným obvodem (M0), obsahujícím cívku (3) paralelně spojenou se sériovou kombinací prvního a druhého kondenzátoru (4, 5),
    202 BOS tvořících kapacitní dělič, kde k odbočce cívky (3) je připojen generátor vysokofrekvenčního napětí (1, 2) a paralelně ke druhému kondenzátoru (5) kapacitního děliče je připojena sériová kombinace první a druhé kompenzační impedance (6, 7), přičemž ke druhé kompenzační impedanci (7) je paralelně připojena měrná sonda (8'), přičemž k cívce (3) a prvnímu kondenzátoru (4) kapacitního děliče je připojen detekční obvod (9*), k jehož výstupu je připojen proměnný odpor (10*), spojený ee vstupem linearizačního obvodu (11*), jehož výstup je připojen přes korekční obvod (12*) k digitálnímu voltmetru (13*).
    10 výkresů
    202 685
CS756635A 1975-10-01 1975-10-01 Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů CS202665B1 (cs)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS756635A CS202665B1 (cs) 1975-10-01 1975-10-01 Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů
DD7600194794A DD127816A1 (de) 1975-10-01 1976-09-15 Verfahren zum messen des spezifischen widerstandes von leitenden und halbleitenden materialien
DE2643914A DE2643914C2 (de) 1975-10-01 1976-09-29 Einrichtung zum Messen des spezifischen Widerstandes von Leitern und Halbleitern
US05/728,839 US4075557A (en) 1975-10-01 1976-10-01 Contactless facilities for determining the specific resistance of a test sample
FR7629680A FR2326708A1 (fr) 1975-10-01 1976-10-01 Procede et dispositif de mesure de la resistance electrique specifique de materiaux conducteurs et semi-conducteurs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS756635A CS202665B1 (cs) 1975-10-01 1975-10-01 Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS202665B1 true CS202665B1 (cs) 1981-01-30

Family

ID=5413852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS756635A CS202665B1 (cs) 1975-10-01 1975-10-01 Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4075557A (cs)
CS (1) CS202665B1 (cs)
DD (1) DD127816A1 (cs)
DE (1) DE2643914C2 (cs)
FR (1) FR2326708A1 (cs)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2492535A1 (fr) * 1980-10-17 1982-04-23 Onera (Off Nat Aerospatiale) Resistivimetre de surface
US4842147A (en) * 1981-12-04 1989-06-27 Gte Products Corporation Method and apparatus for conductive film detection
US4779739A (en) * 1981-12-04 1988-10-25 Gte Products Corporation Method and apparatus for conductive film detection
DE3706659A1 (de) * 1987-03-02 1988-09-15 Heidelberger Druckmasch Ag Einrichtung zum erfassen der wicklungstemperatur eines insbesondere buerstenlosen gleichstrommotors
US4922182A (en) * 1988-08-03 1990-05-01 Monroe Electronics, Inc. Auto reactance compensated non-contacting resistivity measuring device
DE4231392A1 (de) * 1992-09-19 1994-03-24 Daimler Benz Ag Verfahren zur Bestimmung der elektronischen Eigenschaften von Halbleiterschichtstrukturen
US5432457A (en) * 1994-01-28 1995-07-11 Northrop Grumman Corporation Capacitive disk probe
CN101315362B (zh) * 2008-06-26 2011-06-22 太仓宏大纺织仪器有限公司 纤维比电阻仪以及纤维电阻与纤维比电阻测量方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1082671B (de) * 1958-11-05 1960-06-02 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes eines Koerpers aus extrem reinem Halbleiter-material fuer elektronische Zwecke
US3234461A (en) * 1960-12-05 1966-02-08 Texas Instruments Inc Resistivity-measuring device including solid inductive sensor
US3151292A (en) * 1960-11-29 1964-09-29 Shell Oil Co Method for determining directional inductive anisotropy of materials by measuring q factor
US3400331A (en) * 1965-01-18 1968-09-03 Pratt & Whitney Inc Gaging device including a probe having a plurality of concentric and coextensive electrodes
US3437920A (en) * 1965-09-14 1969-04-08 Norman J Anderson Transducer circuits with frequency-amplitude control
DE6600158U (de) * 1966-09-29 1969-01-09 Siemens Ag Verfahren zum bestimmen des widerstandes eines flachen koerpers, insbesondere einer scheibe aus halbleitermaterial.
US3544893A (en) * 1968-08-05 1970-12-01 Anatoly Ivanovich Savin Apparatus for noncontact measurement of semiconductor resistivity including a toroidal inductive coil with a gap
US4000458A (en) * 1975-08-21 1976-12-28 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method for the noncontacting measurement of the electrical conductivity of a lamella

Also Published As

Publication number Publication date
FR2326708A1 (fr) 1977-04-29
DE2643914C2 (de) 1983-01-13
US4075557A (en) 1978-02-21
FR2326708B1 (cs) 1980-12-12
DE2643914A1 (de) 1977-04-07
DD127816A1 (de) 1977-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3400331A (en) Gaging device including a probe having a plurality of concentric and coextensive electrodes
US3781672A (en) Continuous condition measuring system
US7884620B2 (en) Sensor for measuring moisture and salinity
US3901079A (en) Two-mode capacitive liquid level sensing system
US7408364B1 (en) Sensor for measuring moisture and salinity
US3862571A (en) Multielectrode capacitive liquid level sensing system
US3812424A (en) Capacitive wire gauge
US4013065A (en) Moisture dermatometer
DE4420691C1 (de) Kraftmeßzelle
JPH08136209A (ja) 可動物体の幾何学的位置、変位又は角度を検出する方法および非接触容量基準位置センサ
US3619805A (en) Noncontacting displacement transducer including an oscillator with cable-connected inductive probe
US3252084A (en) Measuring device using impedance variation of r. f. bridge coils with temperature compensation by flowing d.c. current through the coils
CS202665B1 (cs) Zařízení pro měření specifického odporu vodivých a polovodivých materiálů
US3621392A (en) Connectionless electrical meter for measuring voltage or power factor
US4924173A (en) Shielded capacitance standard
Chattopadhyay et al. Modification of the Maxwell–Wien bridge for accurate measurement of a process variable by an inductive transducer
US3283242A (en) Impedance meter having signal leveling apparatus
US3796950A (en) Measurement apparatus
US3739265A (en) Test instrument and method for isolating and measuring the capacitance due to a particular functional group in a liquid
US3793585A (en) Moisture monitor having a resistor between sensing capacitor and oscillator tuned input to improve oscillator response
US4238726A (en) Method of measuring low impedance for obtaining unknown capacitance and/or resistance
US3450985A (en) Eddy current testing system including bridged-t network
US4345204A (en) Bridgeless dielectric measurement
US3593118A (en) Apparatus for measuring the electrical conductivity of liquids having dielectric-faced electrodes
Barrie Measurement of very low dielectric losses at radio frequencies