Методика поверки «ГСИ. Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла Nanometrics HL5500PC» (МП 15-26-2021)

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии УРАЛЬСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ -ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИТАРНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ ИМЕНИ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА» (УНИИМ - филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева)

- филиала

Менделеева»

2021 г.

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте холла NANOMETRICS HL5500PC МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП 15-26-2021

Екатеринбург

2021

ПРЕДИСЛОВИЕ

• 1 РАЗРАБОТАНА Уральским научно-исследовательским институтом метрологии - филиалом Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» (УНИИМ - филиал ФГУП «ВНИИМ нм. Д.И.Менделеева»)

• 2 ИСПОЛНИТЕЛЬ зав. отд. 26 Ахмеев А.А., вед. инж. отд. 26 Шабуров А.М.

• 3 СОГЛАСОВАНА и.о. директора УНИИМ - филиала ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в 2021 г.

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Общие положения

• 2 Нормативные ссылки

• 3 Перечень операций поверки средства измерений

• 4 Требования к условиям проведения поверки

• 5 Требования к специалистам, осуществляющим поверку

• 6 Метрологические и технические требования к средствам поверки

• 7 Требования по обеспечению безопасности проведения поверки

• 8 Внешний осмотр средства измерений

• 9 Подготовка к поверке и опробование средства измерений

• 10 Проверка программного обеспечения средства измерений

• 11 Определение метрологических характеристик средства измерений

• 12 Подтверждение соответствия средства измерений

метрологическим требованиям

• 13 Оформление результатов поверки

Приложение А (рекомендуемое) Форма протокола поверки

установки для измерения параметров полупроводниковых

материалов на эффекте Холла Nanometrics L5500PC

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на установку для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла Nanometrics HL5500PC (далее - установка). Поверка установки должна производиться в соответствии с требованиями настоящей методики.

• 1.2 Данная методика устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок. Первичную поверку установки (до ввода в эксплуатацию) проводят после утверждения типа. Периодическую поверку установки проводят в процессе эксплуатации.

• 1.3 При проведении поверки должна обеспечиваться прослеживаемости установки:

• - к государственному первичному эталону единицы силы постоянного электрического тока согласно государственной поверочной схеме для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне от Г10’¹⁶ до 100 А, утвержденной приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 01 октября 2018 г. № 2091;

• - к государственному первичному эталону единицы электрического напряжения согласно государственной поверочной схеме для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы, утвержденной приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 декабря 2019 г. № 3457;

• - к государственному первичному эталону единиц магнитной индукции, магнитного потока, магнитного момента и градиента магнитной индукции, утвержденной приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 февраля 2012 г. № 105.

• 1.4 Интервал между поверками установки - 1 год.

В настоящей методике использованы ссылки на следующие документы:

Приказ Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 15.12.2020 № 903н «Об утверждении Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок»;

ГОСТ 12.2.007.0-75 ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности;

ГОСТ 12.3.019-80 ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности;

ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия;

Приказ Росстандарта от 30.12.2019 № 3457 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы»;

Приказ Росстандарта от 01.10.2018 № 2091 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений силы постоянного тока в диапазоне от Г10’¹⁶до 100 А»;

Приказ Росстандарта от 24.02.2012 № 105 «Об утверждении Государственного первичного эталона единиц магнитной индукции, магнитного потока, магнитного момента и градиента магнитной индукции».

При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1. В случае невыполнения хотя бы одной операции поверка прекращается, установка снимается с поверки

до устранения обнаруженных недостатков.

Таблица 1 - Операции поверки

• 4.1 При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• - температура окружающего воздуха, °C               от +15 до +25;

• - относительная влажность воздуха, %                 от 20 до 80;

• - напряжение питающей сети переменного тока, В от 215,6 до 224,4;

• - частота питающей сети, Гц                          от 49,5 до 50,5.

• 4.2 Средства поверки подготавливают к работе согласно указаниям, приведенным в эксплуатационных документах.

К проведению поверки допускаются лица, прошедшие обучения в качестве поверителя, изучившие эксплуатационную документацию установки, работающие в метрологической службе организации, аккредитованной на право поверки средств измерений.

• 6.1 При проведении поверки установки применяют оборудование, согласно таблице 2.

Таблица 2 - Средства поверки

• 6.2 Допускается применение средств поверки, отличающихся от приведенных в таблице 2, но обеспечивающих определение метрологических характеристик с требуемой точностью.

• 6.3 Эталоны, применяемые при поверке, должны быть поверены, если представлены средствами измерений утвержденного типа или аттестованы, если представлены средствами измерений неутвержденного типа. Средства измерения должны иметь действующие свидетельства о поверке.

При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности, установленные ГОСТ 12.3.019-80, ГОСТ 12.2.007.0-75 и руководствуются Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, утвержденными Приказом Министерства труда и социальной защиты РФ от 15.12.2020 июля 2013 г. № 903н. Также должны быть обеспечены требования безопасности, указанные в эксплуатационных документах на средства поверки.

• 8.1 При проведении внешнего осмотра необходимо убедиться, что:

• - внешний вид установки соответствует сведениям, приведённым в описании типа;

• - отсутствуют видимые повреждения;

• - комплектность соответствует указанной в технической документации;

• - обозначения и маркировка чёткие.

• 8.2 В случае если при внешнем осмотре установки выявлены повреждения или дефекты способные оказать влияние на безопасность проведения поверки или результаты поверки, поверка может быть продолжена только после устранения этих повреждений или дефектов.

• 9.1 Для проведения поверки представляют эксплуатационную документацию на установку.

• 9.2 Перед проведением поверки выполняют следующие подготовительные работы:

• - проводят технические и организационные мероприятия по обеспечению безопасности поверочных работ в соответствии с действующими правилами и руководствами по эксплуатации применяемого оборудования;

• - средства поверки выдерживают в течение времени и в условиях, установленных в эксплуатационной документации на средства поверки.

• 9.3 При опробовании установки проверяют её исправность и работоспособность, исправность и надежность крепления разъемов и гнезд. Подключение проводить строго в соответствии с ТД. Подключить к разъёмам приборного блока, расположенным на задней панели, ответные части от измерительного блока, далее оба блока подключить к персональному компьютеру (ПК), проверить наличие заземления, подключить сетевой кабель. Все разъёмы должны отличаться друг от друга, для исключения ошибок подключения. Подключить установку к источнику питания, убедиться, что выводимая на экран информация соответствует данным, приведенным в ТД.

• 9.4 Результаты опробования считают положительными, если выполняются требования, указанные в п.9.3, в случае если при опробовании установки данные требования не выполняются или выявлены дефекты способные оказать влияние на безопасность проведения поверки или результаты поверки, поверка может быть продолжена только после устранения этих несоответствий или дефектов.

• 10.1 Проверку идентификационных данных программного обеспечения (ПО) проводить сравнением идентификационных данных ПО на экране с идентификационными данными, пред-

ставленными в таблице 3.

Таблица 3 - Идентификационные данные ПО

• 10.2 Результаты проверки идентификационных данных ПО считают положительными, если идентификационные данные ПО установки соответствуют приведенным в п. 10.1.

• 11.1 Проверка электрического сопротивления изоляции

Проверку электрического сопротивления изоляции проводят при испытательном напряжении 500 В. Испытательное напряжение в течение 1 минуты прикладывают между со-единенными вместе клеммами электропитания и корпусом установки. Отсчет показаний мегаомметра проводят после установления показаний, но не ранее чем через 5 с.

• 11.2 Проверка диапазона и относительной погрешности воспроизведений силы постоянного тока

  • 11.2.1 Проверку диапазона и определение относительной погрешности воспроизведений силы постоянного тока проводят путем измерения мультиметром 3458А, подключенным к клеммам установки. Собрать схему, приведенную на рисунке 1.

    

Рисунок 1 - Схема соединений

• 11.2.2 Проверку проводят при значениях 10, 20, 30, 40, 50, 1900 и 3800 мкА. В каждой точке производится одно измерение. Результат измерений заносят в протокол (Приложение А).

• 11.3 Проверка диапазона и относительной погрешности измерений постоянного напряжения

  • 11.3.1 Проверку диапазона и определение относительной погрешности измерений постоянного напряжения проводят путем измерения мультиметром 3458А, подключенным к клеммам установки. Собрать схему, приведенную на рисунке 1

  • 11.3.2 Проверку проводят при значениях 20, 50, 75, 100, 150 и 200 мВ. В каждой точке производится одно измерение. Результат измерений заносят в протокол (Приложение А).

• 11.4 Определение действительного значения и относительной погрешности воспроизведения магнитной индукции в рабочей зоне

  • 11.4.1 Определение действительного значения магнитной индукции в рабочей зоне

    • 11.4.1.1 Определение действительного значения магнитной индукции в рабочей зоне производится с помощью измерителя напряженности магнитного поля Gauss- / Teslameter FH 54 (далее - измеритель магнитного поля).

    • 11.4.1.2 Выполнить измерение магнитной индукции не менее чем в пяти точках, включая центральную область, равномерно распределенных в рабочей зоне, между полюсами постоянного магнита поперечным датчиком измерителя магнитной индукции, Bi, Тл. В каждой точке производится одно измерение. Результаты измерений занести в протокол, форма которого приведена в Приложении А.

    • 11.4.1.3 Изменить полярность магнитного поля путём поворота полюсов постоянного магнита на 180°, выполнить измерение магнитной индукции постоянного магнитного поля, Bi, Тл, аналогично п. 11.4.1.2. Результаты измерений занести в протокол, форма которого приведена в Приложении А.

• 12.1 Результаты проверки электрического сопротивления изоляции, считаются положительными, если сопротивление изоляции составляет не менее 100 МОм.

• 12.2 Относительную погрешность воспроизведения силы постоянного тока в i - точке вычисляют по формуле

  

  •100 ,

(О

где hi - результат измерений мультиметром 3458А в i - точке, мкА;

Iycm-! - постоянный ток, установленный на установке в i - точке, мкА.

• 12.3 Установка считается прошедшей проверку, если диапазон воспроизведений силы постоянного тока соответствует данным ТД, а значения относительной погрешности находятся в пределах ± 2 %.

• 12.4 Относительную погрешность измерений постоянного напряжения i - точке диапазона вычисляют по формуле

■100 ,

где U₃ i - результат измерений мультиметром 3458А в i - точке, мВ;

Пуст- i- постоянное напряжение, установленное на установке в i - точке, мВ.

• 12.5 Установка считаются прошедшей проверку, если диапазон измерений постоянного напряжения соответствует данным ТД, а значения относительной погрешности находятся в пределах ± 2 %.

• 12.6 Рассчитать действительное значение магнитной индукции в рабочей зоне В, Тл, по формуле

5 = ;2?=М1.                             (3)

где Bi - результат измерения в i - точке, Тл;

п - число точек, в которых производились измерения.

• 12.7 Вычислить отклонение действительного значения магнитной индукции в рабочей зоне от номинального значения Д_откл. Тл, по формуле

^=В-В^.                  (4)

где Д_но„ - номинальное значение магнитной индукции в рабочей зоне, (В_ИОх = 0,500 Тл).

• 12.8 Установка считается прошедшей проверку, если отклонение действительного значения магнитной индукции в рабочей зоне от номинального значения находится в пределах ± 0,015 Тл.

• 12.9 Определение относительной погрешности воспроизведения магнитной индукции в рабочей зоне

  • 12.9.1 Вычислить среднее квадратическое отклонение среднего арифметического результата измерений магнитной индукции Тл, по формуле

Ахмеев А.А.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(рекомендуемое)

ФОРМА ПРОТОКОЛА ПОВЕРКИ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЭФФЕКТЕ ХОЛЛА NANOMETRICS HL5500PC

ПРОТОКОЛ ПОВЕРКИ

Тип: Установка для измерения параметров полупроводниковых материалов на эффекте Холла

Nanometrics HL5500PC

Заводской №__________ Год выпуска_______________

Изготовитель Nanometrics Incorporate

Принадлежит

Средства поверки:

А.1 Результат внешнего осмотра________________________________

соответствует, не соответств}ет

А.2 Проверка электрического сопротивления изоляции_____________________

соответствует, не соответствует

А.ЗОпробованн е______________________________

соответствует, не соответствует

А.4 Проверка программного обеспечения_______________________________

соответствует, не соответствует

А.5 Результаты определения метрологических характеристик

А.5.1 Электрическое сопротивление изоляции_______

Таблица А5.1 - Проверка диапазона и относительной погрешности воспроизведений силы постоянного тока

Таблица А5.2 - Проверка диапазона и относительной погрешности измерений постоянного напряжения_______________________________________________________________

Таблица А5.3 - Проверка значения магнитной индукции

А.6 Заключение по результатам поверки__________________________

годен / негоден

Поверку проводил ______________ _______________________

подпись                       инициалы, фамилия

Дата проведения поверки_____________

Организация, проводившая поверку__