Messung des elektrischen Widerstands an einem Halbleiter

Martin_no_clue · Anmeldungsdatum: 29.06.2022 Beiträge: 22

Meine Frage:
Hallo zusammen,

ich würde an einem Halbleiter gerne punktuell den elektrischen Widerstand messen, um daraus auf mögliche Materialfehler zu schließen.
Folgende Fragen:

1. Ist mein Gedankengang so tragbar
2. Gilt die 2. Formel über den spezifischen Widerstand auch für Halbleiter? Habe Sie als Formel für Metalle gefunden

Zur Info: Ich bin leider nicht vom Fach, was Elektrotechnik angeht... Bin dennoch über jede Hilfe dankbar :)

Gruß
Martin

Meine Ideen:
Der elektrische Widerstand ist ja Material- und temperaturabhängig. Die erste naheliegende Überlegung wäre daher über das Ohmsche Gesetz.

Ich lege eine konstante Spannung bei konstanter Temperatur (RT) an mithilfe eines Generators, messe an den gewünschten Stellen den Strom und komme somit auf den elektrischen Widerstand.

Beim Übergang eines Elektrons vom Valenz in das Leitungsband, aus Sicht der Quantenphysik also beim Herauslösen der Elektronen aus der kovalenten Bindung, wird das Elektron ja beschleunigt und es fließt ein Strom. Wie gut die elektrische Leitfähigkeit oder besser wie unbeschwert das Elektron dann in das Leitungsband gelangt, ist materialabhängig und kann ja durch den spezifischen Widerstand angegeben werden. Meist wird vom Hersteller ein Wert für das gesamte Bauteil angegeben. Doch was passiert beispielsweise bei Hohlräumen, Einschlüssen oder Agglomerationen im Material? Das Elektron müsste durch einen Zusammenstoß ja an kinetische Energie verlieren und dementsprechend müsste der elektrische Widerstand an den Stellen höher sein.

Damit ich dann vom elektrischen Widerstand auf den elektrischen spezifischen Widerstand (normalerweise als Materialkennwert vom Hersteller angegeben) komme:

Final:

An den Stellen wo der spezifische Widerstand dann deutlich von der Herstellerangabe variiert, gehe ich von Inhomogenitäten im Material aus.

Nobby1 · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 1544

Von der Idee richtig. Problem wird die praktische Ausführung sein. Wie willst du an einem Stab Silicium irgendwo innendrin Inhomogenitäten mittels Strom feststellen. Wie soll so eine Messung aussehen.
Ströme misst man mit einem Amperemeter nicht mit einem Generator. Der erzeugt höchstens eine Spannung.
In der Materialprüfung (Stahl) benutzt man dafür Ultraschall. Ob das für Halbleiter auch geht entschließt sich meiner Kenntnis.

Martin_no_clue · Anmeldungsdatum: 29.06.2022 Beiträge: 22

Ich messe die am Widerstand anliegende Spannung und den durch den Widerstand fließenden Strom gleichzeitig. Dann gehe ich mit den Ergebnissen in die Formel.

Ich dachte das ginge ganz einfach (siehe Schaltung).

Oder bin ich da komplett auf dem Holzweg?

Danke dir für deine Antwort smile

Nobby1 · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 1544

Ja, aber wo in Deinem gezeichneten Widerstand ist dann die Fehlstelle, oben mitte unten oder an der Seite

ML · Anmeldungsdatum: 17.04.2013 Beiträge: 3388

Hallo,

Martin_no_clue · Anmeldungsdatum: 29.06.2022 Beiträge: 22

@Michael: Schaue ich mir gleich mal an. Es handelt sich um eine Art des SiC (Siliziumcarbid)

@Nobby: Guter Punkt, gibt es denn eine Möglichkeit das Bauteil in verschiedene Sektoren zu unterteilen (kreisförmiges, flaches Bauteil) und die Spannung dann nur in diesen Sektoren aufzubauen. Den Rest des Bauteils quasi isolieren?