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四探針技術(shù)使用說明書
閱讀：3589發(fā)布時(shí)間：2019-11-11
一、概述
BEST-300C型材料電導(dǎo)率測(cè)試儀是運(yùn)用四探針測(cè)量原理測(cè)試試導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料電阻率/方阻的多用途綜合測(cè)量儀器。該儀器設(shè)計(jì)符合單晶硅物理測(cè)試方法國家標(biāo)準(zhǔn)并參考美國 A.S.T.M 標(biāo)準(zhǔn)。
儀器成套組成：由主機(jī)、選配的四探針探頭和測(cè)試臺(tái)等三部分組成。
主機(jī)主要由數(shù)控恒流源，高分辨率ADC、嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)組成。自動(dòng)/手動(dòng)量程可選；電阻率、方阻、電阻測(cè)試類別快捷切換：儀器所有參數(shù)設(shè)定、功能轉(zhuǎn)換全部采用數(shù)字化鍵盤輸入，簡便可靠；具有零位、滿度自校功能；測(cè)試結(jié)果由數(shù)字表頭直接顯示。本測(cè)試儀采用可充電鋰電池供電，適合手持式變動(dòng)場(chǎng)合操作使用！
探頭選配：根據(jù)不同材料特性需要，探頭可有多款選配。有高耐磨碳化鎢探針探頭，以測(cè)試硅類半導(dǎo)體、金屬、導(dǎo)電塑料類等硬質(zhì)材料的電阻率/方阻；也有球形鍍金銅合金探針探頭，可測(cè)柔性材料導(dǎo)電薄膜、金屬涂層或薄膜、陶瓷或玻璃等基底上導(dǎo)電膜（ITO膜）或納米涂層等半導(dǎo)體材料的電阻率/方阻。換上四端子測(cè)試夾具，還可對(duì)電阻器體電阻、金屬導(dǎo)體的低、中值電阻以及開關(guān)類接觸電阻進(jìn)行測(cè)量。配探頭，也可測(cè)試電池極片等箔上涂層電阻率方阻。
儀器具有測(cè)量范圍寬、精度高、靈敏度高、穩(wěn)定性好、智能化程度高、外形美觀、使用簡便等特點(diǎn)。
儀器適用于半導(dǎo)體材料廠器件廠、科研單位、高等院校對(duì)導(dǎo)體、半導(dǎo)體、類半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能的測(cè)試。
二、技術(shù)參數(shù)
1. 測(cè)量范圍、分辨率（括號(hào)內(nèi)為拓展量程，可定制）
電 阻：10.0×10-6 ～ 200.0×103 Ω, 分辨率1.0×10-6 ～ 0.1×103 Ω
（1.0×10-6 ～ 20.00×103 Ω, 分辨率0.1×10-6 ～ 0.01×103 Ω）
電 阻 率：10.0×10-6 ～ 200.0×103 Ω-cm 分辨率1.0×10-6 ～ 0.1×103 Ω-cm
（1.0×10-6 ～ 20.00×103 Ω-cm 分辨率0.1×10-6 ～ 0.01×103 Ω-cm）
方塊電阻：50.0×10-6 ～ 1.0×106 Ω/□ 分辨率5.0×10-6 ～ 0.5×103 Ω/□
（5.0×10-6 ～ 100.0×103 Ω/□ 分辨率0.5×10-6 ～ 0.1×103 Ω/□）
2. 材料尺寸(由選配測(cè)試臺(tái)和測(cè)試方式?jīng)Q定)
直 徑： SZT-A圓測(cè)試臺(tái)直接測(cè)試方式 Φ15～130mm，手持方式不限
SZT-B/C/F方測(cè)試臺(tái)直接測(cè)試方式180mm×180mm，手持方式不限.
長(高)度： 測(cè)試臺(tái)直接測(cè)試方式 H≤100mm, 手持方式不限.
4. 數(shù)字電壓表：
⑴量程： 20.00mV
⑵誤差：±0.2%FSB±2LSB
⑶大分辨力：1.0µV
顯示: 4位數(shù)字顯示，小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)顯示
5. 數(shù)控恒流源
⑴電流輸出：直流電流0.1µA～1.0A，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整。
⑵誤差：±0.2%FSB±2LSB
6. 四探針測(cè)試探頭：
有選配的型號(hào)確定，詳見《不同半導(dǎo)體材料電阻率/方阻測(cè)試的四探針探頭和測(cè)試臺(tái)選配方法》
7. 電源：
功 耗：< 15W，輸入:220V±10% 50Hz±2%
8. 本儀器工作條件為：
溫 度： 0-40℃
相對(duì)濕度： ≥60%
工作室內(nèi)應(yīng)無強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，不與高頻設(shè)備共用電源。
9. 外形尺寸：
主機(jī) 245mm（長）×220 mm（寬）×95mm（高）
三、工作原理
*****電阻率與方阻概念******：
電阻率：當(dāng)某種材料截成正方體時(shí)，平行對(duì)面間的電阻值只與材料的類別有關(guān)，而與正方形邊長無關(guān)，這種單位體積的阻值可反映材料的導(dǎo)電特性，稱為電阻率（體電阻率），記為：ρ，標(biāo)準(zhǔn)單位：Ω-m,常用單位Ω-cm.
方塊電阻：薄膜類導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料截成薄層正方形時(shí)，平行對(duì)邊間的電阻值只與材料的類別（電阻率）和厚度有關(guān)，而與正方形邊長無關(guān)，這種單位面積的對(duì)邊間的阻值可反映薄膜的導(dǎo)電特性和厚度信息，稱為方塊電阻，簡稱方阻。記為：R□，標(biāo)準(zhǔn)單位：Ω/□
四、使用方法
BEST-300C測(cè)試儀能夠測(cè)量半導(dǎo)體材料體電阻率ρ、方塊電阻（薄片電阻率）R口以及體電阻R，測(cè)量時(shí)需調(diào)整相應(yīng)的修正系數(shù)和選擇相應(yīng)的功能。
本產(chǎn)品不但提供了電阻率ρ、方塊電阻R口以及體電阻R測(cè)試的基本修正系數(shù)設(shè)定，還提供了產(chǎn)品厚度G、外形和測(cè)試位置的修正系數(shù)D設(shè)定，極大的提高了測(cè)試精度。測(cè)試類別的快捷選擇方式，方便了用戶同時(shí)測(cè)試多個(gè)參數(shù)，提高測(cè)試效率。
4.1 操作概述：
（1）測(cè)試準(zhǔn)備：
對(duì)于電阻器類樣品，用四端子測(cè)試線按照?qǐng)D5-1連接好樣品，對(duì)于半導(dǎo)體材料，測(cè)試前表面應(yīng)進(jìn)行必要的處理。如圖5-2，對(duì)于硅材料要進(jìn)行噴砂或清潔處理，對(duì)于薄膜類的要保持表面清潔，必要的要進(jìn)行清潔。樣品放在平整的臺(tái)面上。將測(cè)試探頭的插頭與主機(jī)的輸入插座連接起來，連接好探頭和主機(jī)。將電源開關(guān)置于開啟位置，數(shù)字顯示亮。儀器醉好預(yù)熱15分鐘以上，增加讀數(shù)穩(wěn)定性。
（3）測(cè)量數(shù)據(jù)
在設(shè)定模式下（設(shè)定完畢，保存好數(shù)據(jù)后），選擇測(cè)量類別（電阻率ρ、方塊電阻（薄片電阻率）R口或體電阻R中三選一，切換儀器到“測(cè)量”模式，窗口左側(cè)“測(cè)量”模式燈亮。電阻測(cè)量,注意良好接觸，電壓測(cè)試端在內(nèi)側(cè)；半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試，將探針與樣品良好接觸，注意壓力要適中；由數(shù)字顯示窗直接讀出測(cè)量值。
注意！測(cè)量狀態(tài)中，電流量程默認(rèn)為自動(dòng)方式，也可調(diào)整為手動(dòng)方式，手動(dòng)方式下，電流量程適合的，儀器會(huì)穩(wěn)定顯示數(shù)據(jù)，電流量程不適合的會(huì)給出超量程或欠量程閃爍提示，對(duì)于超量程，說明電流過大，要調(diào)到較小電流檔；對(duì)于欠量程，說明電流過小，要調(diào)到較大電流檔。
4.2.設(shè)定修正系數(shù)注意事項(xiàng)：參照表5.1和附表1和附表2
(1) 電阻測(cè)量:
設(shè)定R=1.000。，其他可以忽略。只讀結(jié)果。
(2) 棒狀、塊狀樣品電阻率測(cè)量，符合半無窮大的邊界條件:
設(shè)定電阻率基本系數(shù)C，參照表5.1， 厚度修正G=1.000,形狀位置修正D=1.000，只讀結(jié)果。
(3) 薄片電阻率測(cè)量:
當(dāng)薄片厚度與針距比W/S>0.5時(shí)， 設(shè)定電阻率基本系數(shù)C，參照表5.1，厚度修正G<1.000,形狀位置修正D<1.000,具體值G（W/S）和D（d/S）要查附表1和附表2，只讀結(jié)果。
當(dāng)薄片厚度與針距比W/S<0.5時(shí),可以先測(cè)方阻，再人工計(jì)算厚度和位置形狀修正。
電阻率ρ=R口×W×D(d/S),式中W：樣品厚度（cm）, D(d/S)查附表2。
(4) 方塊電阻測(cè)量:
設(shè)定電阻率基本系數(shù)□：，參照表5.1，厚度修正G忽略，形狀位置修正D<1.000, D（d/S）要查附表2，只讀結(jié)果。
（3）數(shù)據(jù)輸入規(guī)則說明及示例
(a) 修正系數(shù)
在半導(dǎo)體類電阻率或方阻測(cè)試中，如果修正系數(shù)計(jì)算值遠(yuǎn)小于1，為了顯示讀取更多有效數(shù)字，數(shù)據(jù)輸入可采用準(zhǔn)科學(xué)記數(shù)法，即有效數(shù)字取0.100≤X≤1.000，指數(shù)（單位）取值10-3～103。
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