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一款半导体材料电阻率测量的恒流源系统设计

杨帆  
【摘要】: 随着新材料的研制和开发,对材料电阻率的测量显得日益重要,目前国内微电子工业中多采用直线阵列等间距四探针作为测量常温下材料电阻率的方法,应用四探针法测量电阻率已引起人们的重视。四探针测量系统的优点是设备简单操作方便,精确度高,对样品的形状无严格要求。恒流源是一种能向负载提供恒定电流的电路,它是四探针电阻率测试系统中的重要组成不分,可以说恒流源的性能在很大程度上决定了整个四探针测试系统的性能。 恒流源电路通常是指一个输出电流大小与外部影响无关的电子电路。实际上,当该电路的外部条件在一定范围内变化时,提供负载的电流基本保持不变。它已广泛应用于半导体材料参数的测量仪器、教育、科研和实际生产之中。电阻率是反映半导体材料导电性能的重要参数之一。测量电阻率的方法很多,四探针法是一种广泛采用的标准方法。它的优点是设备简单操作方便,精确度高,对样品的形状无严格要求,而作为四探针测试仪重要组成恒流源电路就显得尤为重要。 本文从恒流源的有基本概念入手,对恒流源的应用和表述作了较为详细的介绍和分析;然后介绍直流稳压电源的基本概念、基本构成;接下来,对恒流源进行了比较详细的描述,其中对几种恒流源电路进行的分析;接着介绍了四探针测试仪和与自主设计的恒流源电路,该电路采用LM317三端可调式集成稳压器作为稳压部分的核心,由改进型的晶体管恒流源电路作为恒流部分的核心,并使用了达林顿管TIP122进行扩流,然后对电路进行了软件模拟测试,达到规定的要求;最后,运用Protel99SE软件把电路制成印刷线路板,并对装配好的线路板进行了测试和调整。 最后,总结全文指出了不足和自己的一些体会,并给出进一步研究的方向。


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