1樓：匿名使用者
kdy—1型四探針電阻率/方阻測試儀
使 用 說 明 書
廣州市昆德科技****
1、概述
kdy-1型四探針電阻率/方阻測試儀（以下簡稱電阻率測試儀）是用來測量半導體材料（主要是矽單晶、鍺單晶、矽片）電阻率，以及擴散層、外延層、ito導電薄膜、導電橡膠方塊電阻的測量儀器。它主要由電氣測量部份（簡稱：主機）、測試架及四探針頭組成。
本儀器的特點是主機配置雙數字表，在測量電阻率的同時，另一塊數字表（以萬分之幾的精度）適時監測全程的電流變化，免除了測量電流/測量電阻率的轉換，更及時掌控測量電流。主機還提供精度為0.05%的恆流源，使測量電流高度穩定。
本機配有恆流源開關，在測量某些薄層材料時，可免除探針尖與被測材料之間接觸火花的發生，更好地保護箔膜。儀器配置了本公司的專利產品：「小遊移四探針頭」，探針遊移率在0.
1～0.2%。保證了儀器測量電阻率的重複性和準確度。
本機如加配hq-710e資料處理器，測量矽片時可自動進行厚度、直徑、探針間距的修正，並計算、列印出矽片電阻率、徑向電阻率的最大百分變化、平均百分變化、徑向電阻率不均勻度，給測量帶來很大方便。
2、測試儀結構及工作原理
測試儀主機由主機板、電源板、前面板、後背板、機箱組成。電壓表、電流表、電流調節電位器、恆流源開關及各種選擇開關均裝在前面板上（見圖2）。後背板上只裝有電源插座、電源開關、四探針頭連線插座、資料處理器連線插座及保險管（見圖3）。
機箱底座上安裝了主機板及電源板，相互間均通過接外掛聯接。儀器的工作原理如圖1所示：
測試儀的基本原理仍然是恆流源給探針頭（1、4探針）提供穩定的測量電流i（由dvm1監測），探針頭（2、3）探針測取電位差v（由dvm2測量），由下式即可計算出材料的電阻率：
厚度小於4倍探針間距的樣片均可按下式計算
式中：v——dvm2的讀數，mv。
i——dvm1的讀數，ma。
w——被測樣片的厚度值以cm為單位。
f（w/s）——厚度修正係數，數值可查附錄二。
f（s/d）——直徑修正係數，數值可查附錄三。
fsp——探針間距修正係數。
ft——溫度修正係數，數值可查附錄一。
由於本機中已有小數點處理環節，因此使用時無需再考慮電流、電壓的單位問題。如果使用者配置了hq-710e資料處理器只要置入厚度w、fsp、測量電流i等有關引數，一切計算、記錄均由它代勞了。如果沒有資料處理器（hq-710e），使用者同樣可以依據上式用普通計算器算出準確的樣片電阻率。
對厚度大於4倍探針間距的樣片或晶錠，電阻率可按下式計算：
ρ=2πsv/i （2）
這是大家熟悉的樣品厚度和任一探針離樣品邊界的距離均大於4倍探針間距（近似半無穹大的邊界條件），無需進行厚度、直接修正的經典公式。此時如用間距s=1mm的探頭，電流i選擇0.628；用s=1.
59mm的探頭，電流i選擇0.999，即可從本儀器的電壓表（dvm2）上直接讀出電阻率。
用kdy-1測量導電薄膜、矽的異型外延層、擴散層、導電薄膜的方塊電阻時，計身算公式為：
r = v/i f(d/s) f(w/s)fsp
由於導電層非常薄故f(w/s)=1，所以只要選取電流 i=f(d/s) fsp, ，f(d/s)=4.532
測量時電流調節到04532，ρ/r選擇在r燈亮
從kdy-1右邊的電壓表(dvm2)上即可直接讀出擴散薄層的方塊電阻r 。
備註：在測量方塊電阻時ρ/r選擇要在r，僅在電流0.01ma檔時電壓表最後一位數溢位（其它檔位可以正常讀數），故讀數時需要注意，如電流在0.
01檔時電壓表讀數為00123，實際讀數應該是001230.。
3、使用方法
（1）主機面板、背板介紹
儀器除電源開關在背板外其它控制部分均安裝在面板上，面板的左邊集中了所有與測量電流有關的顯示和控制部份，電流表（dmv1）顯示各檔電流值，電流選擇值（隨運按鈕）供電流選檔用，～220v電源接通後儀器自動選擇在常用的1.0ma檔，此時1.0上方的紅色指示燈亮，隨著選擇開關的按動，指示燈在不同的檔位亮起，直選到檔位合適為止。
開啟恆流源，上方指示燈亮，電流表顯示電流值，調節粗調旋鈕使前三位數達到目標值，再調細調旋鈕使後兩位數達到目標值。這樣就完成了電流調節工作，此時我們可以把注意力集中到右邊，面板的右邊集中了所有電壓測量有關的控制部件，電壓表（dmv2）顯示各檔（ρ/r手動/自動）的正向、反向電壓測量值。ρ/r鍵必須選對，否則測量值會相差10倍；同樣手/自動檔也必須選對，否則儀器拒絕工作。
後背板上主要安裝的是電纜插座，圖上標得很清楚，安裝時請注意插頭與插座的對位標誌。因為在背後容易漏插，鬆動時不易被發現，所以安裝必須插全、插牢。
（2）使用儀器前將電源線、測試架聯接線、主機與資料處理器的聯接線（如使用處理器）聯接好，並注意一下測試架上是否已接好探針頭。電源線插頭插入～220v座插後，開啟背板上的電源開關，此時前面板上的數字表、發光二極體都會亮起來。探針頭壓在被測單晶上，開啟恆流源開關，左邊的表顯示從1、4探針流入單晶的測量電流，右邊的表顯示電阻率（測單晶錠時）或2、3探針間的電位差。
電流大小通過旋轉前面板左下方的兩個電位器旋鈕加以調節，其它正、反向測量、ρ/r選擇、自動/手動測量都通過前面板上可自鎖的按鈕開關控制。
（3）儀器測量電流分五檔：0.01ma（10μa）、0.1ma（100μa）、1ma、10ma、100ma，讀數方法如下：
在0.01ma檔顯示5位數時：10000 表示電流為：0.01ma（10μa）
又如在0.01ma檔顯示：06282 即表示電流為：6.28μa
在0.1ma檔顯示5位數時：10000 表示電流為：0.1ma（100μa）
又如在0.1ma檔顯示：04532 表示電流為：45.32μa
在1ma檔顯示5位數時：10000 表示電流為：1ma
又如在1ma檔顯示：06282 表示電流為：0.6282ma
同樣在10ma檔顯示：10000 表示電流為：10ma
顯示：04532 表示電流為：4.532ma
100ma檔顯示：10000 表示電流為：100ma
顯示：06282 表示電流為：62.82ma
電流檔的選擇採用迴圈步進式的選擇方式，在儀器面板上有一個電流選擇按鈕，每按一次進一檔，儀器通電後自動設定在常用的1.0ma檔，如果你不斷地按下「電流選擇」按鈕，電流檔位按下列順序不斷地迴圈。
1.0ma→10ma→100ma→0.01ma→0.1ma→1.0ma→10ma→……
可以快速找到你所需的檔位。
（4）電壓表讀數：因為為了方便直接用電壓表讀電阻率，所以我們人為改動了電壓表的小數點移位，如需要直接讀取電壓值時需注意，本電壓表為199.99mv的數值電壓表，讀電壓值時小數點是固定位置的，
例如：電壓表顯示 讀電壓值
1.9999 199.99mv
19.999 199.99mv
199.99 199.99mv
1999.9 199.99mv
19999 199.99mv
根據國標gb/t1552-1995，不同電阻率矽試樣所需要的電流值如下表所示：
電阻率，ω.cm 電流,ma 推薦的園片測量電流值
<0.03 ≤100 100
0.03～0.30 <100 25
0.3～3 ≤10 2.5
3～30 ≤1 0.25
30～300 ≤0.1 0.025
300～3000 ≤0.01 0.0025
根據astm f374-84標準方法測量方塊電阻所需要的電流值如下表所示：
方塊電阻ω 電流,ma
2.0～25 10
20～250 1
200～2500 0.1
2000～25000 0.01
（5）恆流源開關是在發現探針帶電壓接觸被測材料影響測量資料（或材料效能）時，再使用，即先讓探針頭壓觸在被測材料上，後開恆流源開關，避免接觸時瞬間打火。為了提高工作效率，如探針帶電壓接觸被測材料對測量並無影響時，恆流源開關可一直處於開的狀態。
（6）正、反向測量開關只有在手動狀態下才能工作人工控制，在自動狀態下由資料處理器控制，因此在手動正反向開關不起作用時，先檢查手動/自動開關是否處於手動狀態。相反在使用資料處理器測量材料電阻率時，儀器必須處於自動狀態，否則資料處理拒絕工作。
（7）在使用資料處理器自動計算及記錄時，必須嚴格按照使用說明操作，特別注意輸入資料的位數。有關資料處理器的使用方法請仔細閱讀kdy測量系統的操作說明。
4、主機技術能數
（1）測量範圍：
可測電阻率：0.0001～19000ω•cm
可測方塊電阻：0.001～190000ω•□
（2）恆流源：
輸出電流：dc 0.001～100ma 五檔連續可調
量程：0.001～0.01ma
0.01～0.10ma
0.10～1.0ma
1.0～10ma
10～100ma
恆流精度：各檔均低於±0.05%
（3）直流數字電壓表：
測量範圍：0～199.99mv
靈敏度：10μv
基本誤差：±（0.004%讀數+0.01%滿度）
輸入阻抗：≥1000mω
（4）供電電源：
ac 220v±10% 50/60 hz 功率：12w
（5）使用環境：
溫度：23±2℃ 相對溼度：≤65%
無較強的電場干擾，電源隔離濾波，無強光直接照射
（6）重量、體積：
主機重量：7.5kg
體積：365×380×160（單位：mm 長度×寬度×高度）
附錄1.1
溫度修正係數表 ρt = ft *ρ23
標稱電阻率
ω.cm
溫度 ft
ºc 0.005 0.01 0.1 1 5 10
100.9768 0.9969 0.9550 0.9097 0.9010 0.9010
12 0.9803 0.9970 0.9617 0.9232 0.9157 0.9140
14 0.9838 0.9972 0.9680 0.9370 0.9302 0.9290
16 0.9873 0.9975 0.9747 0.9502 0.9450 0.9440
18 0.9908 0.9984 0.9815 0.9635 0.9600 0.9596
20 0.9943 0.9986 0.9890 0.9785 0.9760 0.9758
22 0.9982 0.9999 0.9962 0.9927 0.9920 0.9920
23 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
24 1.0016 1.0003 1.0037 1.0075 1.0080 1.0080
26 1.0045 1.0009 1.0107 1.0222 1.0240 1.0248
28 1.0086 1.0016 1.0187 1.0365 1.0400 1.0410
30 1.0121 1.0028 1.0252 1.0524 1.0570 1.0606
注 ：① 溫度修正係數表的資料**於中國計量科學研究院。
附錄1.2
溫度修正係數表(續1) ρt = ft *ρ23
標稱電阻率
ω.cm
溫度 ft
ºc 25
(17.5—49.9) 75
(50.0—127.49) 180
(127.5—214.9) 250/500/1000
( ≥ 215 )
10 0.9020 0.9012 0.9006 0.8921
12 0.9138 0.9138 0.9140 0.9087
14 0.9275 0.9275 0.9278 0.9253
16 0.9422 0.9425 0.9428 0.9419
18 0.9582 0.9580 0.9582 0.9585
20 0.9748 0.9750 0.9750 0.9751
22 0.9915 0.9920 0.9922 0.9919
23 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000
24 1.0078 1.0080 1.0082 1.0083
26 1.0248 1.0251 1.0252 1.0249
28 1.0440 1.0428 1.0414 1.0415
30 1.0600 1.0610 1.0612 1.0581
附錄2.
厚度修正係數f(w/s)為圓片厚度w與探針間距s之比的函式
w/s f(w/s) w/s f(w/s) w/s f(w/s) w/s f(w/s)
0.40 0.9993
0.41 0.9992
0.42 0.9990
0.43 0.9989
0.44 0.9987
0.45 0.9986
0.46 0.9984
0.47 0.9981
0.48 0.9978
0.49 0.9976
0.50 0.9975
0.51 0.9971
0.52 0.9967
0.53 0.9962
0.54 0.9958
0.55 0.9953
0.56 0.9947
0.57 0.9941
0.58 0.9934
0.59 0.9927 0.60 0.9920
0.61 0.9912
0.62 0.9903
0.63 0.9894
0.64 0.9885
0.65 0.9875
0.66 0.9865
0.67 0.9853
0.68 0.9842
0.69 0.9830
0.70 0.9818
0.71 0.9804
0.72 0.9791
0.73 0.9777
0.74 0.9762
0.75 0.9747
0.76 0.9731
0.77 0.9715
0.78 0.9699
0.79 0.9681 0.80 0.9664
0.81 0.9645
0.82 0.9627
0.83 0.9608
0.84 0.9588
0.85 0.9566
0.86 0.9547
0.87 0.9526
0.88 0.9505
0.89 0.9483
0.90 0.9460
0.91 0.9438
0.92 0.9414
0.93 0.9391
0.94 0.9367
0.95 0.9343
0.96 0.9318
0.97 0.9293
0.98 0.9263
0.99 0.9242 1.0 0.921
1.2 0.864
1.4 0.803
1.6 0.742
1.8 0.685
2.0 0.634
2.2 0.587
2.4 0.546
2.6 0.510
2.8 0.477
3.0 0.448
3.2 0.422
3.4 0.399
3.6 0.378
3.8 0.359
4.0 0.342
注：①厚度修正係數表的資料**於國標 gb/t1552-1995
《矽、鍺單晶電阻率測定直排四探針法》
附錄3.
修正係數f2為探針間距s與圓片直徑d之比的函式
s/d f(s/d) s/d f(s/d) s/d f(s/d)
0 4.532
0.005 4.531
0.010 4.528
0.015 4.524
0.020 4.517
0.025 4.508
0.030 4.497 0.035 4.485
0.040 4.470
0.045 4.454
0.050 4.436
0.055 4.417
0.060 4.395
0.065 4.372 0.070 4.348
0.075 4.322
0.080 4.294
0.085 4.265
0.090 4.235
0.095 4.204
0.100 4.171
注：①厚度修正係數表的資料**於國標 gb/t1552-1995
《矽、鍺單晶電阻率測定直排四探針法》
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