Сопротивления растеканию

ление образцов 'и контактов к ним. Для быстрого измерения удельного сопротивления используют четырехзондовый метод, метод сопротивления растекания точечного контакта, а также метод Ван-дер-Пау. Указанные методы удобны, позволяют выполнять измерения ле только на однородных образцах, но и на диффузионных, эпитаксиальных и ионно-легированных слоях, а также исследовать пространственное изменение удельного сопротивления. Для зондо-вых методов силовые линии напряженности электрического поля

методом сопротивления растекания металлические зонды разрушают поверхность образца; для применения же метода Ван-дер-Пау необходимо создание четырех контактов. Поэтому существует потребность в методах измерения, не требующих непосредственного контакта с образцом и получивших название бесконтактных. Имеется несколько подходов к осуществлению бесконтактных измерений. Они основаны на использовании отражения или поглощения электромагнитной волны, индуктивной или емкостной связи образца с измерительной схемой. В силу этого бесконтактные методы являются оптическими или высокочастотными.

§ 1.5. Метод сопротивления растекания

Теория метода. Метод сопротивления растекания точечного контакта основан на измерении сопротивления структуры, состоящей из полупроводникового образца и металлического зонда, установленного на его плоской поверхности. Если металлический зонд имеет с поверхностью полупроводника омический контакт малой площади, то сопротивление структуры, измеряемое при пропускании тока через этот контакт, называют сопротивлением растекания. Предполагается, что второй контакт к полупроводнику представляет собой контакт большой площади с пренебрежимо малым сопротивлением, расположенный на большом расстоянии от металлического зонда.

Метод сопротивления растекания получил широкое распространение для измерения удельного сопротивления различных полупроводниковых материалов в широком диапазоне измеряемых значений при очень высокой локальности измерений, для контроля эпитаксиальных структур, а также для определения распределения удельного сопротивления по толщине диффузионных и ионно-леги-рованных слоев.

1.10. Двухэондовая (а) и трехзондовая (б) схемы измерения сопротивления растекания

На практике для измерения сопротивления растекания используют двухзондовую схему измерений ( 1.10, с). Если распределение потенциала в образце—известная функция U(r), то

трехзондовой схемы измерения не требуется, чтобы зонды были идентичными. Существует, однако, несколько причин, по которым сопротивление реальной структуры металл — полупроводник может отличаться от сопротивления растекания идеализированной структуры. Из-за разности работ выхода полупроводника и металла в приконтактной области полупроводника существует обедненный или обогащенный слой, который влияет на сопротивление структуры. Обычно контакт металл — полупроводник неомичен, и при протекании через него электрического тока сопротивление контакта возрастает за счет сопротивления обратносмещенного запирающего слоя или уменьшается вследствие инжекции носителей заряда при прямом смещении. Из-за малой площади контакта электрическое поле в приконтактной области может быть достаточно большим, что приводит к уменьшению подвижности носителей заряда. По этой же причине может происходить заметный электрический нагрев приконтактной области, сопровождающийся изменением удельного сопротивления полупроводника и образованием термо-ЭДС. Перечисленные явления нарушают основные предположения об однородности полупроводника и омичности контакта, с учетом которых проведено вычисление сопротивления растекания. Поэтому трудно ожидать, что реальное сопротивление растекания структуры будет достаточно точно соответствовать значению (1.22).

Это обстоятельство, а также значительные трудности, которые возникают при определении действительного радиуса контакта, приводят к необходимости предварительной калибровки сопротивления растекания по эталонным образцам для получения зависи-

Измерение распределения удельного сопротивления. Основная область применения метода сопротивления растекания — измере-

Выполняя измерения сопротивления растекания вдоль косого шлифа, получают зависимость Ru(x), которую затем преобразуют в зависимость Rn(y), причем толщина слоя у связана следующим соотношением с координатой точки х: y=xs\na, где а — угол между плоскостью косого шлифа и поверхностью структуры. Для получения необходимой разрешающей способности по глубине используют косой шлиф с малым углом. Для точного вычисления толщины слоя по измеренной горизонтальной координате нужно, чтобы поверхность подложки была максимально плоской. Для глубоких диффузионных профилей используют клин с отношением сторон 1 : 100. Однако для мелких диффузионных профилей или ионно-легированных слоев это отношение должно составлять 1 : 1000. В этом случае достигается разрешение по глубине 250 А.

Сопротивления растеканию заземлителей

Законченные строительством электроустановки и установленное в них электрооборудование подвергают приемо-сдаточным испытаниям в соответствии с гл. 1—8 ПУЭ. Ввод этих установок в промышленную эксплуатацию допускается только после приемки их приемочными комиссиями по приемо-сдаточному акту. До подписания этого акта монтажная организация представляет: акты освидетельствования устройств, скрытых последующими работами или конструкциями; генеральный план участка с нанесением всех сооружений и подземного хозяйства; утвержденный рабочий проект со всеми последующими изменениями его, подтвержденными соответствующей документацией; акты испытаний и наладки электрооборудования. Обязательно представляются акты измерения электрической изоляции оборудования, установки,, электросети, испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты, сопротивления растеканию тока заземляющих устройств, а также карта уставок релейной защиты с параметрами тока, напряжения и времени срабатывания.

В ГПИ «Энергосетытроект» разработана и применяется программа RZUP 2009 «Расчет заземляющих устройств подстанций». Метод расчета рассмотрен в работе «Временные руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжением 3—750 кВ». Оптимизация параметров ЗУ в программе производится по условию допустимого напряжения прикосновения, по условию допустимого сопротивления растеканию, по условию допустимого сопротивления растеканию и по условию напряжения прикосновения. Программа реализована на алгоритмическом языке ФОРТРАН для ОС ЕС.

Таблица 12-1 Сопротивления растеканию заземлителей

Молниеотводы, защищающие промышленные объекты от поражения молнией, соединяются надежной металлической связью с заземлителями. В качестве заземли-телей используются как горизонтальные лучи, так и составные заземлители из вертикальных заземлителей, объединенных горизонтальным электродом. Сопротивление заземлителя растеканию токов молний (Ri) отличается от сопротивления растеканию токов промышленной частоты RSO, так как в этом случае возникает электроискровой пробой грунта вокруг заземлителя и тем самым как бы увеличивается его активная поверхность. Уменьшение активного сопротивления заземлителя при протекании импульсных токов учитывается коэффициентом импульса заземлителя (хц) :

Для снижения расходов-на-заземляющие устройства в первую очередь рекомендуется использовать естественные заземлители. Величина сопротивления растеканию этих заземлителей определяется путем замеров. Если сопротивление естественных заземлителей недостаточно, применяют искусственные заземлители.

После выбора расчетного значения сопротивления растеканию R3 находят сопротивление искусственных заземлителей RH, при этом учитывается сопротивление /?е естественных заземлителей:

у устройств заземлений — дефекты соединений заземляющих проводок с корпусом оборудования и между отдельными участками заземляющих устройств, несоответствие сопротивления растеканию контура требованиям техники безопасности.

Состояние устройств заземления определяется измерением сопротивления растеканию, напряжения прикосновения, переходных сопротивлений постоянному току отдельных мест присоединений.

Измерение сопротивления растеканию производится с помощью измерителей типов М-4160, МС-08.

2.48. Схемы размещения электродов для измерения сопротивления растеканию: