半导体电阻率测试仪

一、概述

　　BD-86A型半导体电阻率测试仪是根据四探针测试原理研制成功的新型半导体电阻率测试器，适合半导体器件厂、材料厂用于测量半导体材料（片状、棒状）的体电阻率、方块电阻（薄层电阻），也可以用作测量金属薄层电阻、导电薄层电阻，具有测量精度高、范围广、稳定性好、结构紧凑、使用方便、价格低廉等特点。

　　仪器分为电气箱和测试架两大部分，电气箱由高灵敏度直流数字电压表，高稳定、高精度的恒流源和高性能的电源变换装置组成，测量结果由LED数字显示，零位稳定，输入阻抗。在片状材料测试时，具有系数修正功能，使用方便。测试架分为固定式和手持式两种，探头的探针具有宝石导向，测量精度高、游移率小、耐磨和使用寿命长等特点，而且探针压力可调，特别适合薄片材料的测量。

　　二、主要技术指标

　　1.测量范围：

　　电阻率：10-3--103Ω㎝（可扩展到105Ω㎝），分别率10-4Ω㎝。

　　方块电阻：10-2--104Ω/□（可扩展到106Ω/□），分辨率10-3Ω/□。

　　薄层金属电阻：10-4--105Ω，分辨率10-4Ω。

　　2.数字电压表：

　　电压表量程为3档，分别是20mV档（分辨率10μV)；200mV档(分辨率100μV)；2V档（分辨率1mV)。电压表测量误差±0.3%读数±1字，输入阻抗大于109Ω。

　　3.恒流源：

　　恒流源由交流供电，输出直流电流0---100mA连续可调。恒流源量程为5档，分别是10μA、100μA、1mA、10mA、100mA；分辨率对应是10nA、0.1μA、1μA、10μA、0.1mA。电流误差±0.3%读数±2字。

　　4.测试架：（可选件）

　　测试架分为固定和手持两种，可测半导体材料尺寸为直径Φ15--Φ600㎜。测试探头探针间距S=1㎜，探针机械游移率±0.3%，探针压力可调。

　　5.显示：3?位LED数字显示0-1999，能自动显示单位、小数点、极性、过载。

　　6.电性能：电性能模拟考核误差﹤±0.3%，符合ASTM规定指标。

　　7.电源：220V±10%，50Hz或60Hz,功耗﹤30W。

　　8.电气箱外形尺寸：440×320×120㎜。

　　三、工作原理

　　直流四探针法测试原理简介如下：

　　（1）体电阻率测量：

　　如图：当1、2、3、4根金属探针排成一直线时，并以一定压力压在半导体试样上，在1、4两处探针间通过电流I，则2、3探针间产生电压差V。

　　材料的电阻率ρ=（V/I）×C （Ω㎝） 3-1

　　式3-1中：C为探针系数，由探针几何位置决定，当试样电阻率分布均匀，试样尺寸满足半无限大条件时，

　　C=2π÷=2πFSP 3-2

　　式3-2中：S1、S2、S3分别为探针1与2、2与3、3与4之间的距离。当S1=S2=S3=1mm时，则FSP=1，C=2π。若电流取I=C时，

　　电阻率ρ=V,可由数字电压表直接读出。

　　①、块状和棒状晶体电阻率测量：由于块状和棒状样品外形尺寸与探针间距比较，合乎半无限大的边界条件，电阻率值可以直接由公式3-1、3-2式求出。

　　②、薄片电阻率测量：由于薄片样品厚度和探针的间距相比，不能忽略。测量时要提供样品的厚度、形状和测量位置的修正系数。

　　电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 为块形体电阻率，W为试片厚度，S为探针间距，G（W/S）为样品厚度修正函数，D(d/s)为样品形状和测量位置修正函数。

　　③、方块电阻、薄层电阻测量：当半导体薄层尺寸满足半无限大平面条件时：

　　R□=π/ln2×(V/I)=4.532(V/I) 3-4

　　若取I1=4.532I,则R□值可由电压表直接读出。

　　注意：以上的测量都在标准温度(230 C)下进行，若在其他温度环境中测量，应乘以该材料的温度修正系数FT。

　　FT=1-CT（T230） 3-5

　　式中：CT为材料的温度系数。（请根据不同材料自行查找）

　　（2）金属电阻测试：本仪器也可用作金属电阻的测量，采用四端子电流-电压降法，能方便的测量金属电阻R,测量范围从100μΩ---200K

　　四、 半导体电阻率测试仪

仪器结构

　　本仪器为台式结构，分为电气箱和测试架两大部分。

　　【1】电气箱为仪器主要电器部分，电气箱前面板如图4-1所示：