半导体材料测试仪器的设计与制作.pdf

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1、2013拄仪表技术与传感器2013第8期InstrumentTechniqueandSensorNO．8半导体材料测试仪器的设计与制作柯晓娟，周凤星，张坤(武汉科技大学，冶金自动化及检测技术教育部工程研究中心，湖北武汉430081)摘要：设计了一种在不同温度条件下测量半导体材料电阻率和电动势率的仪器，实现了在不同温度下半导体材料电阻率和电动势率的精确测量；采用电阻炉构建了温度可变的测试环境，电阻炉是具有大滞后特性的被控对象，控制系统中采用大林算法，实现了快速升温过程，控制精度达到了±3℃．关键词：

2、半导体材料；电阻率；电动势率；大林算法中图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1002—1841(2013)08—0028—02DesignandProductofSemiconductorTestApparatusKEXiao-juan，ZHOUFeng-xing，ZHANGKun(WuhanUniversityofScienceandTechnology，EnOneeringResearchCenterforMetallurgicalAutomationandDetectingTechn

3、ology，MinistryofEducation，Wuhan430081，China)Abstract：Thispaperdesignedadiferenttemperatureresistivityrateandelectricpotentialratemeasurementofsemiconductormaterialsequipment，andrealizedtheaccurateresistivityrateandelectricpotentialratemeasurementandca

4、lculationaboutsemi—conductormaterialindifferenttemperature．Itappliedresistancefurnaceinthevariabletemperaturetestenvironment．Resistancefurnacehascharacteristicofalargelagcontrolledobject．ThecontrolsystemaddsDahlinalgorithmforachievingarapidheatingproc

5、ess．thecontrollingprecisionisbetween一3℃and+3℃．Keywords：semiconductormaterials；resistivityrate；electricpotentialrate；Dablinalgorithm0引言ADAM一3013一DS温度转换模块，将0～600℃的温度信号转换随着半导体冶金技术的发展，半导体材料的使用越来越广为0～5V的电压信号，传感器变送比为600：5。将采集的电泛，对半导体材料的性能要求也越来越高。半导体材料在不同压信号

6、滤波、放大处理后，再经A／D转换模块采集到单片机并温度条件下测得的电阻率和电动势率是判断其性能好坏的重通过通信接口送给上位机处理。要指标。通过测量电阻率和电动势率，可以确定半导体材料的对于测量部分，使用长、宽、高已知的长方体半导体样品，功率因子、计算材料的掺杂浓度。为了对半导体材料的性能做放置于电阻炉中的固定装置中，将铜电极、样品和标准电阻出快速而精准的判断，检测半导体材料在不同温度下的电阻(采用1n精密电阻)及方波发生器组成回路，方波发生器用双率、电动势率是非常必要的：设计并制作了一种可以在不同

7、温极性恒流源实现，电阻率测量方法如图2所示。度下测量电阻率及电动势率的检测系统，可以作为半导体材料研发的有效检测仪器。1系统组成系统分成控制和测量两部分。控制部分主要控制电阻炉的炉温，使得半导体处于要求的温度，在此环境之下进行电阻率和电动势率的测量。控制系统的结构框图如图1所示。A／Dis,图2电阻率测量图电阻率测完后，断开图2测试回路，启动微型加热器，使得样品之间产生温差，然后测试铜电极之间电压，进行电动势率测量，测量方法如图3所示。AC52热电偶热电偶电加热炉继电器控制=图1炉温控制系统框图系

8、统使用2个铜块作为夹具，在铜块中靠近样品处打孔插上Ptl00热电偶，以冷端温度作为炉温，2只热电偶分别连接图3电动势率测量图收稿日期：2012—08—26收修改稿日期：2013—03—10