高精密数字源表在霍尔效应测试中的应用

时间:2021-07-09 15:45来源:21 Dianyuan

摘要:据相关数据统计,在AI、5G、汽车智能化、物联网等下游应用的推动下,全球半导体总需求未来十年将仍然保持稳定增长。

据相关数据统计,在AI、5G、汽车智能化、物联网等下游应用的推动下,全球半导体总需求未来十年将仍然保持稳定增长。随着应用技术的不断发展,对于半导体材料表征的要求也越来越高,霍尔效应测试是半导体材料的重要测试方法,它可以测得半导体材料的导电类型、载流子浓度、托移率、电阻率、霍尔系数等参数,同时还可以用于研究半导体中的杂质和电活性缺陷,所以高精度的霍尔表征对于半导体材料尤为关键。
当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。如图所示,若在X方向上通以电流Is,在Z方向上加磁场B,半导体中载流子(电子)将受到洛伦兹力,则在Y方向上半导体两侧产生附加电场---霍尔电场。
将某种半导体材料的霍尔元器件置于待测磁场的相应位置,并使元件平面与磁感应强度B垂直(磁感应强度可由励磁装置提供,恩智NGI 2600系列源表提供励磁电流Im),由NGI N2600源表在其控制端输入精确的恒定工作电流Is,霍尔电压输出端精确测量霍尔电势UH的值。其次,N2600系列源表可提供1、3象限电流源,使控制端输入电流可正反向,励磁电流正反向也可使励磁磁场正反向。
测试数据处理与分析:
在励磁电流Im=0.80000A时,霍尔电压UH与Is的测量数据与关系曲线如下:
表1     UH-Is     Im=0.80000A
Is(mA) U1(mV) U2(mV) U3(mV) U4(mV)
+Im+Is -Im+Is -Im-Is +Im-Is
2.0000 20.536 -19.077 -19.088 20.515 19.804
3.0000 28.673 -30.746 -30.678 28.687 29.696
4.0000 38.588 -41.178 -40.188 38.582 39.634
5.0000 47.863 -51.328 -51.298 47.851 49.585
6.0000 57.463 -61.478 -61.322 57.469 59.433
7.0000 66.879 -71.742 -71.695 66.872 69.297
8.0000 76.653 -82.049 -82.133 76.569 79.351
9.0000 86.112 -92.313 -92.189 86.182 89.199
10.0000 95.636 -102.458 -102.366 95.868 99.082
 
N2600系列高精密数字源表还采用七档电流范围设置,可以将接收的数据误差降到最低;源表扫描速度可达1ms每点,能快速的建立扫描,缩短测试时间,有效减少待测物的热磁效应,可以高效满足霍尔效应测试需求。
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