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半導(dǎo)體電阻率測試儀
一,、概述
BD-86A型半導(dǎo)體電阻率測試儀是根據(jù)四探針測試原理研制成功的新型半導(dǎo)體電阻率測試器，適合半導(dǎo)體器件廠,、材料廠用于測量半導(dǎo)體材料（片狀,、棒狀）的體電阻率、方塊電阻（薄層電阻）,，也可以用作測量金屬薄層電阻,、導(dǎo)電薄層電阻，具有測量精度高,、范圍廣,、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊,、使用方便,、價格低廉等特點。
儀器分為電氣箱和測試架兩大部分,，電氣箱由高靈敏度直流數(shù)字電壓表,，高穩(wěn)定、高精度的恒流源和高性能的電源變換裝置組成,，測量結(jié)果由LED數(shù)字顯示,，零位穩(wěn)定,，輸入阻抗極高。在片狀材料測試時,，具有系數(shù)修正功能,，使用方便。測試架分為固定式和手持式兩種,，探頭的探針具有寶石導(dǎo)向,，測量精度高、游移率小,、耐磨和使用壽命長等特點,，而且探針壓力可調(diào)，特別適合薄片材料的測量,。
二,、主要技術(shù)指標(biāo)
1.測量范圍：
電阻率：10-3--103Ω㎝（可擴展到105Ω㎝），分別率10-4Ω㎝,。
方塊電阻：10-2--104Ω/□（可擴展到106Ω/□）,，分辨率10-3Ω/□。
薄層金屬電阻：10-4--105Ω,，分辨率10-4Ω,。
2.數(shù)字電壓表：
電壓表量程為3檔，分別是20mV檔（分辨率10μV),；200mV檔(分辨率100μV),；2V檔（分辨率1mV)。電壓表測量誤差±0.3%讀數(shù)±1字,，輸入阻抗大于109Ω,。
3.恒流源：
恒流源由交流供電，輸出直流電流0---100mA連續(xù)可調(diào),。恒流源量程為5檔,，分別是10μA、100μA,、1mA,、10mA、100mA,；分辨率對應(yīng)是10nA,、0.1μA、1μA,、10μA,、0.1mA。電流誤差±0.3%讀數(shù)±2字,。
4.測試架：（可選件）
測試架分為固定和手持兩種,，可測半導(dǎo)體材料尺寸為直徑Φ15--Φ600㎜,。測試探頭探針間距S=1㎜，探針機械游移率±0.3%,，探針壓力可調(diào)。
5.顯示：3?位LED數(shù)字顯示0-1999,，能自動顯示單位,、小數(shù)點、極性,、過載,。
6.電性能：電性能模擬考核誤差﹤±0.3%，符合ASTM規(guī)定指標(biāo),。
7.電源：220V±10%,，50Hz或60Hz，功耗﹤30W,。
8.電氣箱外形尺寸：440×320×120㎜,。
三、工作原理
直流四探針法測試原理簡介如下：
（1）體電阻率測量：
如圖：當(dāng)1,、2,、3、4根金屬探針排成一直線時,，并以一定壓力壓在半導(dǎo)體試樣上,，在1、4兩處探針間通過電流I,，則2,、3探針間產(chǎn)生電壓差V。
材料的電阻率ρ=（V/I）×C （Ω㎝） .......3-1
式3-1中：C為探針系數(shù),，由探針幾何位置決定,，當(dāng)試樣電阻率分布均勻，試樣尺寸滿足半無限大條件時,，
C=2π÷{1/S1+1/S3-1/(S1+S2)-1/(S2+S3）}=2πFSP......3-2
式3-2中：S1,、S2、S3分別為探針1與2,、2與3,、3與4之間的距離。當(dāng)S1=S2=S3=1mm時,，則FSP=1,，C=2π。若電流取I=C時,，
電阻率ρ=V,，可由數(shù)字電壓表直接讀出,。
①、塊狀和棒狀晶體電阻率測量：由于塊狀和棒狀樣品外形尺寸與探針間距比較,，合乎半無限大的邊界條件,，電阻率值可以直接由公式3-1、3-2式求出,。
②,、薄片電阻率測量：由于薄片樣品厚度和探針的間距相比，不能忽略,。測量時要提供樣品的厚度,、形狀和測量位置的修正系數(shù)。
電阻率值可由下面公式得出：
ρ=V/I×2πS×FSP×G(W/S)×D(d/s)= ρ0×G(W/S)×D(d/s)...3-3
式中：ρ0為塊形體電阻率,，W為試片厚度,，S為探針間距，G（W/S）為樣品厚度修正函數(shù),，D(d/s)為樣品形狀和測量位置修正函數(shù),。
③、方塊電阻,、薄層電阻測量：當(dāng)半導(dǎo)體薄層尺寸滿足半無限大平面條件時：
R□=π/ln2×(V/I)=4.532(V/I) ........3-4
若取I1=4.532I,，則R□值可由電壓表直接讀出。
注意：以上的測量都在標(biāo)準(zhǔn)溫度(230 C)下進(jìn)行,，若在其他溫度環(huán)境中測量,，應(yīng)乘以該材料的溫度修正系數(shù)FT。
FT=1-CT（T230） ..........3-5
式中：CT為材料的溫度系數(shù),。（請根據(jù)不同材料自行查找）
（2）金屬電阻測試：本儀器也可用作金屬電阻的測量,，采用四端子電流-電壓降法，能方便的測量金屬電阻R,，測量范圍從100μΩ---200K
四,、儀器結(jié)構(gòu)
本儀器為臺式結(jié)構(gòu)，分為電氣箱和測試架兩大部分,。
【1】電氣箱為儀器主要電器部分,，電氣箱前面板如圖4-1所示：
圖中：1-電源開關(guān) 2-顯示屏 3-電流量程開 4-電壓量程開關(guān) 5-工作方式開關(guān) 6-測量選擇開關(guān) 7-信號輸入端口 8-調(diào)零電位器 9-電流調(diào)節(jié)電位器 10-電流開關(guān) 11-極性轉(zhuǎn)換開關(guān)
電氣箱后面板如圖4-2所示：
前面板功能說明：
1-(POWER)-電源220V控制開關(guān)。
2-LED顯示屏：3 ?位LED數(shù)字顯示（0-1999）,，自動顯示小數(shù)點,、單位和過載，測試方塊電阻時,，單位mΩcm當(dāng)作mΩ/□,，測量金屬電阻時，單位mΩ㎝當(dāng)作mΩ,。
3-(I RANGE)-電流量程開關(guān)5檔（10μA/100μA/1mA/10mA/100mA),；4-(V RANGE)-電壓量程開關(guān)3檔（20mV/200mA/2V),；
5-(FUNCTION)-工作方式開關(guān)5檔，從左到右分別是“4.53”檔為輸入電壓值×4.532,，測量方塊電阻用,；“6.28”檔為輸入電壓值×0.628，測量電阻率用,；“I”檔為輸入電壓×1,，測量金屬電阻用；“I ADJ”電流調(diào)節(jié)檔,，和電流調(diào)節(jié)電位器配合使用，用于調(diào)節(jié)輸出電流,；“CAL”自校檔,，自校值“199X”。
6-(MEAS.SEL)-測量選擇開關(guān)為兩檔開關(guān),，“SHORT”短路檔,、“MEAS”測量檔。
7-(INPOT)-信號輸入端口為5芯端口,，是電壓降信號輸入和恒流電流輸出的端口,。
8-（ZERO ADJ)-調(diào)零電位器，當(dāng)我們在測試時,，如果樣品接觸良好,，在不加電的情況下，數(shù)字電壓表讀數(shù)應(yīng)歸零,，如有偏差時,，可通過調(diào)零電位器調(diào)節(jié)歸零。
9-(I ADJ)-電流調(diào)節(jié)電位器,，可連續(xù)調(diào)節(jié)電流輸出值0---1000（滿刻度）,，與工作方式開關(guān)“I ADJ”配合使用，也可作為修正系數(shù)輸入用,。
10-（CURRENT)-電流開關(guān)為電流加電開關(guān),，按入時，電流輸出,；退出時,，電流斷開。
11-（POLARITY)-極性轉(zhuǎn)換開關(guān),，可改變電流輸出的正負(fù)極性,。
【2】測試架：測試架分為固定和手持式兩種，根據(jù)使用環(huán)境的不同可自行選擇,，固定式測試架適合高精度的測量,，探頭固定在專用的測試架上,，在實驗室條件下，進(jìn)一步提高了測量精度（見圖4-4）,。手持式Z大的優(yōu)點是攜帶方便,、測量方便，可直接在生產(chǎn)現(xiàn)場使用（見圖4-3）,。
手持式測試探頭簡圖4-3所示：
圖中：1-測試導(dǎo)線 2-手柄 3-壓力調(diào)節(jié)環(huán) 4-測試支架 5-探頭和探針
固定式測試架簡圖（4-4）所示：
圖(4-4)固定式測試架
圖中：1-支桿 2-支架塊 3-滑塊 4-滑塊調(diào)節(jié)（上下） 5-探頭支架 6-探頭和探針 7-可移動平臺（前后） 8-滑槽 9-底板 10-支架塊固定桿 11-探頭導(dǎo)線
五,、使用和操作
（一）、測試準(zhǔn)備：
1.將儀器和試樣放置在溫度230C±20C,，濕度﹤65%的工作環(huán)境中,。
2. 測試架和電氣箱用輸入輸出連線連接好，儀器接通電源,，工作方式開關(guān)置于短路位置,，電流開關(guān)退出，接通220V電源,，儀器預(yù)熱半小時,。
3.測試架調(diào)好位置，放上試樣,，使探頭與試樣良好接觸,。
(二)、測試：
1.將工作方式開關(guān)置于“I調(diào)節(jié)”,，按入電流開關(guān),，并調(diào)節(jié)電流電位器，使數(shù)字顯示為你需要的電流值,。注意：測試塊狀,、棒狀晶體和薄層方塊電阻試樣時，請調(diào)節(jié)電流電位器到“1000”,，當(dāng)測量薄片電阻率時,，請根據(jù)試樣厚度，查表得到修正系數(shù)值（厚度修正系數(shù)表見說明書末頁）,，調(diào)節(jié)電位器到修正值,。例如硅片厚度0.23㎜，查表得到0.1659,，調(diào)節(jié)電流電位器,，使顯示值為166。
2.根據(jù)被測材料,，選擇電壓和電流量程,，使顯示值達(dá)到我們需要的精度。
3.測量選擇開關(guān)置于“測量”位置，根據(jù)不同的試樣,，工作方式開關(guān)置于不同位置,，①塊狀、棒狀樣品和薄片樣品電阻率測試請把開關(guān)放到“6.28”檔,；②薄層電阻測試請放到“4.53”檔,；③金屬電阻測試請放到“I”檔。
4.檢查顯示屏顯示是否為000,，可以通過調(diào)零電位器,，調(diào)整零位，使顯示值為“000”,。
5.現(xiàn)在按入電流開關(guān),，應(yīng)有顯示，可配合電壓和電流量程開關(guān)再一次調(diào)整,，使顯示值為我們需要的精度值,。然后極性開關(guān)反轉(zhuǎn)，把兩次顯示值平均后的值,，即是我們要測量的值。
（三）,、注意事項：
1.以上電阻率測試是在環(huán)境溫度23℃下的值,，如測試時環(huán)境溫度有變，請考慮溫度修正（溫度修正系數(shù)Ft請用戶根據(jù)不同材料自行查找,，見公式3-5）,，輸入K值時，K=Ft×K(修正到23℃）,。實際測量,，在輸入電流值時，請乘以Ft值為電流實際輸入值,。例如：塊狀樣品測試,，“I ADJ”輸入值為1000，此時我們應(yīng)輸入1000×Ft,，測得的電阻率值是23℃時的修正值,。
2.當(dāng)工作方式開關(guān)置于“6.28”進(jìn)行測量，測量顯示值為電阻率,；當(dāng)開關(guān)置于“4.53”時,，顯示值應(yīng)讀為R/□；在“I”檔測量金屬電阻,，顯示值應(yīng)讀為電阻R,。
3.測試架上的探頭為易損件，測量時請小心加壓,，測試完畢,，請及時升起探頭,。
六、復(fù)校和維修
1.本儀器有自校功能,，儀器內(nèi)部設(shè)有精密電阻,，當(dāng)工作在自校檔，按入電流開關(guān)后,，顯示自校值199X±6個字,。自校檔可作為檢查儀器精度使用，為保證儀器測試精度,，請定期對儀器進(jìn)行復(fù)校,，尤其是儀器進(jìn)過劇烈震動和環(huán)境溫度突變后，發(fā)現(xiàn)超差請及時送修,。
2.測試探頭為易損件,，請定期按照國標(biāo)JJG508-87中規(guī)定，對探頭進(jìn)行復(fù)校,。如超差,，應(yīng)更換新的探頭。
3.本儀器也可按照國標(biāo)或ASTM84-73規(guī)定的指標(biāo)和實驗方法進(jìn)行復(fù)校,。
七,、儀器包裝及附件
1.電氣箱一臺
2.測試架一臺（固定、手持可選）
3.四探針探頭一個（已安裝在測試架上）
4.使用說明書一份
5.電源線一根
6.合格證一張
7.四端子測試線一根
暫無數(shù)據(jù),！
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