1、探針方法測量半導體的電阻率探針方法測量半導體的電阻率一一實驗目的實驗目的二二實驗原理實驗原理三三儀器結構特征儀器結構特征四四操作步驟操作步驟五五注意事項注意事項六六技術參數技術參數 實驗目的實驗目的1、理解四探針方法測量半導體電阻率的原理；2、學會用四探針方法測量半導體電阻率。 實驗原理實驗原理1、體電阻率測量：、體電阻率測量：四探針法測量原理圖 當、四根金屬探針排成一直線時，并以一定壓力壓在半導體材料上，在、兩處探針間通過電流I，則、探針間產生電位差V。 CIV材料電阻率式中：S1、S2、S3分別為探針與，與，與之間距，用cm為單位時的值，S1=S2=S3=1mm. 每個探頭都有自己的系數。

2、C6.280.05單位cm。 若電流取若電流取I = C 時，則時，則V，可由數字電壓表直，可由數字電壓表直接讀出。接讀出。121223201111CSSSSSS探針系數(1)(2) 溫度影響電阻率,從面影響電阻 p=p1(1+aT),p1為該材料0攝氏度時的電阻率, a叫電阻的溫度系數,不同材料的電阻溫度系數不同 由R=p*l/s p=p1(1+aT),得 R=R1(1+aT) 同理,R1為0攝氏度時的電阻 R=p*l/s(p電阻率查表求；l電阻長度；s與電流垂直的電阻截面面（a）塊狀和棒狀樣品體電阻率測量： 由于塊狀和棒狀樣品外形尺寸與探針間距比較，合乎于半無限大的邊界條件，電阻率值可以直

3、接由（）、（）式求出。（b）簿片電阻率測量 簿片樣品因為其厚度與探針間距比較，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。0()()()()VWdWdCGDGDISSSS)(2ln210SdDSW電阻率值可由下面公式得出：式中：0 為塊狀體電阻率測量值；W：為樣品厚度（um）；S：探針間距（mm）；G(W/S)為樣品厚度修正函數，可由附錄IA或附錄1B查得；D(d/S)為樣品形狀和測量位置的修正函數，可由附錄查得。W/S0.5時，實用。當圓形硅片的厚度滿足W/S0.5時，電阻率為： 2、帶擴散層的方塊電阻測量、帶擴散層的方塊電阻測量 當半導體薄層尺寸滿足于半無限大時： 若取I 4

4、.53 I0，I0為該電流量程滿度值，則R0值可由數字表中直接讀出的數乘上10后得到。IVIVR53. 4)(2ln0 儀器結構特征儀器結構特征 數字式四探針測試儀主體部分由高靈敏度直流數字電壓表、恒流源、電源、DC-DC電源變換器組成。為了擴大儀器功能及方便使用，還設立了單位、小數點自動顯示電路、電流調節、自校電路和調零電路。 儀器電源經過DC-DC變換器，由恒流源電路產生一個高穩定恒定直流電流，其量程為10A、100A、1mA、10mA、100mA，數值連續可調，輸送到、探針上，在樣品上產生一個電位差，此直流電壓信號由、探針輸送到電氣箱內。具有高靈敏度、高輸入阻抗的直流放大器中將直流信號放

5、大（放大量程有0.2mV、2mV、20mV 、200mV、2V），再經過雙積分A/D變換將模擬量變換為數字量，經由計數器、單位、小數點自動轉換電路顯示出測量結果。 為克服測試時探針與樣品接觸時產生的接觸電勢和整流效應的影響。本儀器設立有“粗調”、“細調”調零電路能產生一個恒定的電勢來補償附加電勢的影響。 儀器自較電路中備有精度為0.02、阻值為19.96的標準電阻,作為自校電路的基礎，通過自校電路可以方便地對數字電壓表精度和恒流源進行校準。 在半導體材料斷面測量時：直徑范圍15100mm，其高度為400mm，如果要對大于400mm長單晶的斷面測量，可以將座體的V型槽有機玻璃板取下，座體設有一個

6、腰形孔，用戶可以根據需要增設支襯墊塊使晶體長度向臺下延伸，以滿足測量長單晶需求，測試架有專門的屏蔽導線插頭與電氣箱聯結。 實驗步驟實驗步驟1、測試準備：電源開關置于斷開位置，工作選擇置于“短路”，電流開關處于彈出切斷位置。將測試樣品放在樣品架上，調節高度手輪，使探針能與其表面保持良好接觸。2、打開電源并預熱小時。3、極性開關置于上方，工作狀態選擇開關置于“短路”，撥動電流和電壓量程開關，置于樣品測量所合適的電流、電壓量程范圍。調節電壓表的粗調細調調零，使顯示為零。4、將工作選擇檔置于“自校”，使電流顯示出“”，各量程數值誤差為字。5、將工作選擇檔置于“調節”，電流調節在I6.28=C，C為探針

7、幾何修正系數。顯示板 2、單位顯示燈 3、電流量程開關 4、工作選擇開關（短路、測量、調節、自校選擇）5、電壓量程開關6、輸入插座7、調零細調8、調零粗調9、電流調節10、電源開關11、電流選擇開關 12、極性開關 測量電阻時，可以按表所示的電壓電流量程進行選擇。電流 / 電阻 / 電壓0.2mV2mV20mV200mV2V100mA2m20m200m22010mA20m200m2202001mA200m2202002k100A2202002k20k10A202002k20k200k6、工作狀態選擇開關置于“測量”，按下電流開關輸出恒定電流，即可由數字顯示板和單位顯示燈直接讀出測量值。再將極性

8、開關撥至下方（負極性），按下電流開，讀出測量值，將兩次測量值取平均，即為樣品在該處的電阻率值。關如果“”極性發出閃爍信號，則測量數值已超過此電壓量程，應將電壓量程開關撥到更高檔，讀數后退出電流開關，數字顯示恢復到零位。每次更換電壓、電流量程均要重復35步驟。 注意事項注意事項1、電流量程開關與電壓量程開關必須放在下表所列的任一組對應的量程電壓量程2V200mV20mV2mV0.2mV電流量程100mA10mA1mA100A10A 2、 電阻（V/I）測量，用四端測量夾換下回探針測試架，按下圖接好樣品，選擇合適的電壓電流量程，電流值調到10.00數值，讀出數值為實際測量的電阻值。3、方塊電阻測量，電流調節在4.53時，讀出數值10倍為實際的方塊電阻值。4、薄片電阻率測量：當薄片厚度0.5mm時，按公式（3）進行；當薄片厚度0.5mm時，按公式（4）進行。5、儀器在中斷測