Метрологическая аттестация образцовой установки по измерению удельного электрического сопротивления полупроводниковых материалов (кремния монокристаллического) четырехзондовым методом
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
цовых средств измерений (ОСИ) в двух первых организациях проведена в УНИИМе и организациям-держателям ОСИ выданы свидетельства о государственной аттестации установок.
В стране действуют государственные стандартные образцы (ГСО) электрического сопротивления, разработанные институтами ГИРЕДМЕТ и ВНИИМСО-ГСО 4366-4369-88. Институтом НИИМВ разработаны ГСО удельного электрического сопротивления-ГСО 5105-89-5112-89, ГСО 323-73-342-73 и 606-74-611-74.настоящее время институтами НИИМЭ и УНИИМ проводится комплекс работ по созданию средств метрологического обеспечения измерения удельного электрического сопротивления.
Практика существования системы МО измерений УЭС, наличие локальной поверочной схемы в полупроводниковой подотрасли цветной металлургии, создание такой поверочной схема в электронной промышленности показывают, что для обеспечения единства измерений в стране должна существовать государственная поверочная схема, возглавляемая специальным эталоном, для средств измерений удельного электрического сопротивления.
2. Разработка проекта поверочной схемы для средств измерения удельного электрического сопротивления
.1. Определение параметров поверочной схемы
Определение параметров поверочной схемы проводим по МИ 83-76. Методика определения параметров поверочных схем (ПС) [5].
2.1.1 Оценка числа ступеней поверочной схемы
Минимальное число ступеней поверочной схемы определяют по формуле:
mmin = + 1, (2.1)
где- общее число средств измерений (СИ), для которых составляется ПС (в нашем случае по оценке заказчика =5 . 103);
- число СИ, которое может быть поверено в течение межповерочного интервала по эталону или ОСИ.
Величину рассчитывают по формуле:
= , (2.2)
где T1 - межповерочный интервал для СИ, поверяемых непосредственно по эталону (принимаем Т1 = 2года);
t1 - время, затрачиваемое на поверку СИ по эталону (t1 = 3 дня);э - часть межповерочного интервала, в течение которого эталон используется для поверки нижестоящих СИ (принимаем Tэ = 0.3);
l1 - число СИ, которые можно проверять одновременно (в нашем случае l1 = 1);
к - число рабочих дней в году (к =250).
Подставляя данные в формулу (2.2), получаем:
= = 50.
Минимальное число ступеней ПС определяем по формуле:
mmin = + 1 = + 1 = 3.
Максимальное число ступеней ПС находят по формуле:
mmax = + 1, (2.3)
где - отношение доверительной погрешности эталона к пределу допускаемой погрешности рабочего СИ, поверяемого по низшему разряду ОСИ;
- расчетное отношение пределов допускаемых погрешностей ОСИ и поверяемого СИ, составляющих соседние ступени ПС.
Для физической величины удельного электрического сопротивления доверительная погрешность первичного эталона (УВТ) = 0.005%. Предел допускаемой погрешности рабочих СИ, поверяемых по ОСИ низшего разряда = 5%. Тогда
= = = 0.001.
Принимают, чтобы С<1/3=0.33.
По полученным оценкам величин и находим максимальное число ступеней ПС:
mmax = + 1 = + 1 = 7.
Таким образом, система передачи размера единицы физической величины удельного электрического сопротивления может содержать от 3 до 7 ступеней.
2.1.2 Определение соотношения погрешностей полей поверочной схемы
Определение соотношения погрешностей образцового и поверяемого СИ - С равно:
С = , (2.4)
где - предел допускаемой погрешности ОСИ, по которому выполняется поверка;
- предел допускаемой погрешности поверяемого СИ.
В качестве предела допускаемой погрешности может быть принята доверительная погрешность.
Доверительная погрешность для эталона, ОСИ или поверяемого СИ может быть определена по формулам:
= g0 (у);
= t0 (x); (2.5)
где t0 и g0 - коэффициенты доверительной вероятности для поверяемого и поверяющего СИ соответственно;
(x), (у) - суммарное СКО для поверяемого и поверяющего СИ соответственно.
Суммарное СКО измерений для вторичного эталона или ОСИ, являющегося поверяющим СИ, равно:
(у) = , (2.6)
где - оценка дисперсии, характеризующая неисключенные случайные остатки систематических погрешностей;
- оценка дисперсии случайных погрешностей;
- оценка дисперсии случайных изменений за межповерочный интервал.
Для поверяемого СИ СКО равно:
(x) = , (2.7)
где - оценка дисперсии, характеризующая случайный остаток систематической погрешности метода поверки;
- оценка дисперсии случайных погрешностей метода поверки;
- оценка дисперсии случайных изменений показаний поверяемого СИ за межповерочный интервал;
- оценка дисперсии случайных погрешностей поверяемого СИ. Определение соотношения погрешностей ОСИ и поверяемого средства измерений по формулам (2.4)-(2.7) требует теоретических и экспериментальных оценок составляющих суммарного СКО - , входящих в формулы (2.6) и (2.7).
Экспериментальные оценки составляющих затруднены, поскольку требуют проведения большого объема исследовательских работ для оценки случайной и систематической составляющих погрешности эталона, метода поверки и поверяемого СИ за межповерочный интервал.
На практике для расчета параметров поверочной схемы достаточно воспользоваться принятым соотношением пределов допускаемых погрешностей ОСИ и поверяемого СИ, составляющих соседние ступени поверочной схемы, +1/3 = 0.33/. Погрешность рабочих СИ по измерению удельного электрического сопротив