ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ МЕТРОЛОГИЯ: МАГНИТОПОЛЕВАЯ ТЕОРИЯ ИЗМЕРЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ СКВОЗЬ МАТЕРИАЛ ИЛИ ВЕЩЕСТВО.
ЧАСТЬ 9. МАГНИТПОЛЕВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
FUNDAMENTAL METROLOGY. THE MAGNETIC–FIELD THEORY OF MEASUREMENTS WITH USE THE PHENOMENON OF TRANSFER OF ENERGY AND INFORMATION THROUGH MATERIAL OR SUBSTANCE
PART 9. MAGNETIC-FIELD ELECTRICAL CONDUCTIVITY METERS OF SEMICONDUCTOR MATERIALS
Сторінки: 211-221. Номер: №6, 2019 (279)
Автори:
В.Т. КОНДРАТОВ
Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины
V.T. KONDRATOV
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of National Academy of Science of Ukraine
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-279-6-211-221
Рецензія/Peer review : 17.12.2019 р.
Надрукована/Printed : 15.01.2020 р.
Анотація мовою оригіналу
Настоящая статья является дальнейшим развитием магнитополевой теории и методов измерений физических величин на основе явления переноса энергии и информации сквозь материал.. В статье изложена сущность методов косвенных измерений удельной электропроводности полупроводниковых материалов. Описаны схемотехнические решения магнитополевых измерителей удельной электропроводности полупроводниковых материалов. Установлено три разновидности магнитополевых методов измерения удельной электропроводности полупроводниковых материалов: метод, использующий пространственное инвертирование волновода (поворот его на 180о вдоль большой (продольной) оси симметрии) и организацию движения электронов только по часовой стрелке (однонаправленный процесс воздействия); метод, использующий пространственное инвертирование волновода и организацию движения электронов как по часовой, так и против часовой стрелки (двунаправленный процесс воздействия, обеспечивающий удвоенную точность измерений); метод, использующий организацию движения электронов по и против часовой стрелки (двунаправленный процесс воздействия, но без пространственного инвертирования волновода. В последнем случае используется поочередное воздействие соленоидального импульсного магнитного поля высокой частоты на левый и правый плоские контура волновода. Показана возможность измерения не только удельной электропроводности, но и других физических величин, характеризующие исследуемый материал: плотность тока в контуре волновода, объем материала волновода, количество электронов в этом объеме, а также число электронов в этого материала. Базовыми функциональными элементами магнитополевых измерителей удельной электропроводности полупроводниковых материалов являются: генератор «пачек» импульсов высокой частоты, обеспечивающий получение соленоидального импульсного магнитного поля той же частоты, а также плоский двухконтурный волновод, выполненный из исследуемого материала. Работа представляет интерес для метрологов, специалистов, магистров и аспирантов, изучающих магнитополевые методы и средства измерения удельной электропроводности полупроводниковых материалов.
Ключевые слова: магнитополевые методы, измерение, удельная электропроводность материалов.
Розширена анотація англійською мовою
This article is a further development of the magnetic-field theory and methods for measuring physical quantities based on the phenomenon of energy and information transfer through the material. The article describes the essence of indirect methods for measuring the electrical conductivity of semiconductor materials. Circuitry solutions of magnetic-field conductivity meters of semiconductor materials are described. Three types of magnetic-field methods for measuring the electrical conductivity of semiconductor materials have been established: a method that uses spatial inversion of a waveguide (rotate it 180° along the large (longitudinal) axis of symmetry) and organize the movement of electrons only clockwise (unidirectional exposure process); a method that uses spatial inversion of the waveguide and the organization of the movement of electrons both clockwise and counter clockwise (bidirectional exposure process, providing doubled measurement accuracy); a method that uses the organization of the movement of electrons clockwise and counter clockwise (a bi-directional process of exposure, but without spatial inversion of the waveguide. In the latter case, the alternating action of the high frequency solenoidal pulsed magnetic field on the left and right flat waveguide contours is used. The possibility of measuring not only electrical conductivity, but also other physical quantities characterizing the material under study: current density in the waveguide circuit, volume of the waveguide material, the number of electrons in this volume, and the number of electrons in this material is shown. The basic functional elements of magnetic field conductivity meters of semiconductor materials are: a generator of “bundles” of high-frequency pulses, providing a solenoidal pulsed magnetic field of the same frequency, as well as a two-loop flat waveguide made of the material under study. The described circuit solutions of the conductivity meters of semiconductor materials expand our understanding and knowledge of the newest direction in metrology — magnetic-field methods and measuring instruments. The work is of interest to metrologists, specialists, masters and graduate students studying magnetic field methods and means of measuring the electrical conductivity of semiconductor materials.
Keywords: magnetic-field methods, measurement, electrical conductivity of materials.
References
- Kondratov V.T. Fundamentalnaya metrologiya. Magnitopolevaya teoriya izmerenij s ispolzovaniem yavleniya perenosa energii i informacii skvoz material ili veshestvo. Chast 4. Magnitopolevye metody i izmeritelnye preobrazovateli / V.T. Kondratov // Visnik Hmelnickogo nacionalnogo universitetu. Tehnichni nauki. – 2018. – № 6. – S. 183–197.
- Patent Ukrainy na vynakhid № 119073. Mahnitopolevyi vymiriuvalnyi peretvoriuvach / Kondratov V.T. – Biul. № 8, 25.04.2019.
