Способ измерения коэффициента теплопроводности полупроводникового образца

сооз советснихсоциАлистичеснихРЕСПУБЛИК 119) (111 1) а О 1 Е ИЗОБРЕТЕНИЯСВИДЕТЕЛЬСТВУ ПИС К АВТОРСКОМ теплоконтактную грань, учета и измерения параметров, определяющих интенсивность теплового взаимодействия поверхности образца с внешней средой, измерения геометрических размеров образца и электрических сигналов, несущих информацию о температурах граней образца и внешней среды, достигается тем, что всю поверхность образца, кроме теплокантактной грани, вводят в теплообмен с внешней средой, замеряют интенсивность теплообмена в винта теплоотдачи, измеряде коэффициеют величины х разности температактной гранью и вакже между свободнзца, параллельной пр еделя тур межнешней ду теплсредойграньюко итак о плообр ной и внешнеи средо и зностных сигнапредварител ьнокоэффициента тношению величин р лов т, использ и енн нач отдачи, о вели пло проводности не ко 1 з.п циентаип Образец 1 по од прошлифов анной гра теплоконтактной, у локонтактной плоск диентной печи 4. пущены прогода пер вый спай которой уной и тельн ейся едва явля ановле а ци лу сти гр резй те чь про-.ы 5 потверстановлеой стенкороше го орпуса ювого стии теплоконтак 3 с обеспечением ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ 1 ТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструкторское бюро "Теллур", с опытным производством Института физики АН АЗССР (72) А.И,Грядунов(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ОБРАЗЦА(57) Изобретение относится к методам экспериментального измерения коэффициента теплопроводности образцов полупроводниковых материалов. Цель изобретения - снижение погрешности измерений. Цель достигается путем пропускания теплового потока через Изобретение относится к методамспериментального измерения коэффиеита теплопроводности образцов попроводниковых материалов.Цель изобретения - снижение погшности измерения,На чертеже изображена схема устЙства, реапизукщего предлагаемыйособ,ектрич е с к их си гн ало6753где 3 163 контакта через тонкий электроизолирующий слой с теппоконтактнойгранью 2 образца . Первый спай второй термопары 6 установлен на свободной грани 7 образца 1. Вторые спаи термопар 5 и 6 размещены в среде, окружающей образец 1. Свободные концы термопар 5 и 6 соединены с противоположными пиечами резистивного моста 8, в других плечах моста установлен эталонное сопротивление 9 величиной РЕ и прецизионное переменное сопротивление 10 величиной Р,1, в диагональ моста 8 встроен гааьванометр 11 и кнопка 12, В состав устройства входит прибор для определения коэффициента теппоотдачи (не показан).Способ осуществляют следующим образом. 20Включают градиентную печь 4 и одновремейно обеспечивают теплообмен с постоянным коэффициентом теппоотдачи на боковой поверхности образцаи свободной грани 7, осуществляемый по средством создания потока газовой средаокружающей образец. Иеэ ависимым образцом измеряют коэффициент теппоотдачи между поверхностью тела и потоком газа, который обеспечивается при 30 помощи вентилятора, расположенного в канале воэдуховода. Определяют отношение У.сигналов на концах первой и второй термопар 5 и 6. Используя значения размеров образца и коэффициента теппоотдачи, измерения которого производятся одновременно с измерениями теппопроводности образца МОЕ, определяют значение последнего по формуле 40 1 Рф а и ооа уалгде.- высота образца, т.е. расстояние между гранями, между которыми и внешней средой измеряются разности температур; Р и" периметр и площадь попереч"ного сечения образца;И - коэффициент теплоотдачи между поверхностью и внешнейсредой, измерения которогопроводятся одновременно снамерением коэффициента теплопроаодностн Образца; 55МОрень трюнецендентного1 ЕН НФНЙЯЧ ваМ Фщщ 7 ЭМР 1 кец-т(1) -т,Здесь т(0) - температура теппоконтактной грани образца;т(1) " температура свободнойграни образца, параллельной теплоконтактной;т " температура внешней средыО и О - измеряете величины разноствих электрическихсигнапов, определякщиеразности температур между внешней средой и, соответственно, теппокон"тактной и свободной гранямиК и К" коэффициенты, определяющие преобразование величин измеряемых раэностных электрических сигналов в информации о разностях температур междувнешней средой и, соответственно, теппоконтактной и свободной гранями.Для снижения погрешности измерения коэффициента теплопроводности путем повышения точности определения отношениявеличину последнего определяют по отношению величины переменного сопротивления Рк величине эталонного Р, при балансе резистивного моста 7 в соответствии с формулой.К РКф При использовании термопар с одинаковым коэффициентом термоЭДС отноше" нне Р 1/Р и есть , в других случаях отношение К/К входит в постоянную экспериментальной установки, определяемой на стадии ее тарировки.Таким образом, в предлагаемом методе измерения коэффициента теппопроводности полупроводникового образца нет необходимости в иэмерении величин тепловых потоков, проходящих через образец. Более того, измерение величин электрических сигналов, определяющих перепад температур на Образце, снодФтся к измерению Реличниы пере" менного сопротинления Р при балансе яеэнстню ИО ГО мо ст Й Проведение циклегде 11 =Т(1)-Т 5 163 б 75экспериментальных измерений по предла"гаемому способу отличается экспериментальной простотой с малой постоянной времени, определяемой длительнос"тью установления стационарного температурного поля в образце.Предлагаемы метод, отличаясь достаточной точностью и экспрессностью,может найти применение в практике 10экспериментальных исследований физических свойств полупроводниковых материалов,проводятся одновременно с измерением коэффициента теплопроводности образ ца; " корень трансцендентного уравненияМ =сй +"- т зй5РК 4 баее 7ОК 1114=Т(0) Тс вформул а изо брет ения151. Способ измерения коэффициента теплопроводности полупроводникового образца путем пропускания теплового потока через теплоконтактную грань,20 учета и измерения параметров, определяющих интенсивноть теплообмена поверхности образца с внешней средой, измерения геометрических размеров образца и электрических сигналов, не 25 сущих информацию о температурах граней образца и внешней среды, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения погрешности измерений, всю поверхность образца, кроме теплоконтактной грани, вводят в теплообмен с внешней средой с постоянным коэффициентом теплоотдачи, измеряют коэффициент теплоотдачи и величины электрических сигналов, определяющих разности температур между теплоконтактной 35 гранью и внешней средой, а также между свободной гранью образца, параллельной теплококтактной, и внешней средой, путе м о предел ения т ер моЭДС термопар и по измеренным значениям 40 коэффициент теплопроводности вычисляют по формуле1 Р 1ис(Жоь -где 1 - высота образца, т, е, асстояние между гранямк, междукоторыми и внешней средойизмеряются разности температур 1Р и- периметр и площадь поперечного сечения образца;Ы - коэффициент теппоотдачи между поверхностью и внешнейсредой, измерения которого где Ки К - коэффициенты, определякщие преобразование величин измеряемых разностных сигналов в информации о разнос".яхтемператур между внешней средой и соответственно теплоконтактной нсвободной гранями,0и О - измеряемые величиныразностных электрических сигналов, определяющие разности температур между внешней средой и соответственнотеплоконтактной и свободной гр анями;Т(0) - температура теплоконтактной грани образца;Т(1) " темперагура своооднойгр ани о бр азц а, пар аллельной теплоконтактной;Т - температура внешнейсреды.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что электрические сигналы, определяющие разности температур, подают в одни противоположныеплечи реэистивного моста, меняют величины сопротивлений в других противоположных плечах и балансируют мост,при этом отношение величин разностных сигналов для вычисления теглопроводности определяют по формуле1где й и й " величины сопротивленийв противоположных плечах ур ав но веше пи о го резистивного моста,1 б 36753 Корректор Л Пилипенко Редактор Л.Зайцева Заказ 812 Тираж 388 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 Составитель Н. ГрищенкоТехред Й.Дидык 11 12