四探針測(cè)試儀原理
發(fā)布時(shí)間： 2023-06-13 14:04:18 點(diǎn)擊： 576
雙電測(cè)四探針測(cè)試儀測(cè)量原理通過采用四探針雙位組合測(cè)量技術(shù)，將范德堡測(cè)量方法推
廣應(yīng)用到直線四探針上。利用電流探針和電壓探針的組合變換，進(jìn)行兩次電測(cè)量，其后計(jì)
算結(jié)果能自動(dòng)消除由樣品幾何尺寸、邊界效應(yīng)以及探針不等距和機(jī)械游移等因素所引起的，
對(duì)測(cè)量結(jié)果的不利影響。因而在測(cè)試過程中，在滿足基本條件下可以不考慮探針間距、樣品
尺寸及探針在樣品表面上的位置等因素。這種動(dòng)態(tài)地對(duì)以上不利因素的自動(dòng)修正，顯著降低
了其對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，從而提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。其優(yōu)點(diǎn)是目前廣泛使用的常規(guī)四探
針測(cè)量方法根本辦不到的。
使用本儀器時(shí)，由于不需要人為進(jìn)行幾何邊界條件和探針間距的修正，因而對(duì)各種形狀
的簿膜材料及片狀材料有廣泛的適用性。
雙電測(cè)組合四探針法采用了以下二種組合的測(cè)量模式
將直線四探針垂直壓在被測(cè)樣品表面上分別進(jìn)行 I14V23 和 I13V24 組合測(cè)量，測(cè)量過程如下：
1. 進(jìn)行I14V23組合測(cè)量：
電流Ｉ從１針→４針，從２、３針測(cè)得電壓V23+；
電流換向，Ｉ從４針→１針，從２、３針測(cè)得電壓V23-；
計(jì)算正反向測(cè)量平均值：V23＝(V23+ ＋ V23- )／2；
2. 進(jìn)行I13V24組合測(cè)量：
電流Ｉ從１針→３針，從２、４針測(cè)得電壓 V24+；
電流換向，Ｉ從３針→１針，從２、４針測(cè)得電壓 V24-；
計(jì)算正反向測(cè)量平均值：V24＝(V24+ ＋ V24- )／2；
3. 計(jì)算（V23／V24）值；
（以上 V23、V24 均以 mV 為單位）；
4. 按以下兩公式計(jì)算幾何修正因子Ｋ：
若 1.18＜（V23 ／V24）≤1.38 時(shí)；
K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(1)
若 1.10≤（V23／V24）≤1.18 時(shí)；
K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(2)
5. 計(jì)算方塊電阻 R□ ：
Ｒ□ ＝Ｋ·(V23／Ｉ) (單位：Ω／□) ； …(3)
其中：Ｉ為測(cè)試電流，單位：mA；
V23 為從２、３針測(cè)得電壓 V23+和 V23-的平均值，單位：mV；
6. 若已知樣品厚度W，可按下式計(jì)算樣品體電阻率ρ：
ρ＝R□·W·F(W/S)／10 (單位：Ω.cm)； …(4)
其中：Ｒ□為方塊電阻值，單位：Ω／□；
W 為樣片厚度，單位：mm（W ≤3mm）；
S 為探針平均間距，單位：mm；
F(W/S) 為厚度修正系數(shù).
廣應(yīng)用到直線四探針上。利用電流探針和電壓探針的組合變換，進(jìn)行兩次電測(cè)量，其后計(jì)
算結(jié)果能自動(dòng)消除由樣品幾何尺寸、邊界效應(yīng)以及探針不等距和機(jī)械游移等因素所引起的，
對(duì)測(cè)量結(jié)果的不利影響。因而在測(cè)試過程中，在滿足基本條件下可以不考慮探針間距、樣品
尺寸及探針在樣品表面上的位置等因素。這種動(dòng)態(tài)地對(duì)以上不利因素的自動(dòng)修正，顯著降低
了其對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，從而提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。其優(yōu)點(diǎn)是目前廣泛使用的常規(guī)四探
針測(cè)量方法根本辦不到的。
使用本儀器時(shí)，由于不需要人為進(jìn)行幾何邊界條件和探針間距的修正，因而對(duì)各種形狀
的簿膜材料及片狀材料有廣泛的適用性。
雙電測(cè)組合四探針法采用了以下二種組合的測(cè)量模式
將直線四探針垂直壓在被測(cè)樣品表面上分別進(jìn)行 I14V23 和 I13V24 組合測(cè)量，測(cè)量過程如下：
1. 進(jìn)行I14V23組合測(cè)量：
電流Ｉ從１針→４針，從２、３針測(cè)得電壓V23+；
電流換向，Ｉ從４針→１針，從２、３針測(cè)得電壓V23-；
計(jì)算正反向測(cè)量平均值：V23＝(V23+ ＋ V23- )／2；
2. 進(jìn)行I13V24組合測(cè)量：
電流Ｉ從１針→３針，從２、４針測(cè)得電壓 V24+；
電流換向，Ｉ從３針→１針，從２、４針測(cè)得電壓 V24-；
計(jì)算正反向測(cè)量平均值：V24＝(V24+ ＋ V24- )／2；
3. 計(jì)算（V23／V24）值；
（以上 V23、V24 均以 mV 為單位）；
4. 按以下兩公式計(jì)算幾何修正因子Ｋ：
若 1.18＜（V23 ／V24）≤1.38 時(shí)；
K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(1)
若 1.10≤（V23／V24）≤1.18 時(shí)；
K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(2)
5. 計(jì)算方塊電阻 R□ ：
Ｒ□ ＝Ｋ·(V23／Ｉ) (單位：Ω／□) ； …(3)
其中：Ｉ為測(cè)試電流，單位：mA；
V23 為從２、３針測(cè)得電壓 V23+和 V23-的平均值，單位：mV；
6. 若已知樣品厚度W，可按下式計(jì)算樣品體電阻率ρ：
ρ＝R□·W·F(W/S)／10 (單位：Ω.cm)； …(4)
其中：Ｒ□為方塊電阻值，單位：Ω／□；
W 為樣片厚度，單位：mm（W ≤3mm）；
S 為探針平均間距，單位：mm；
F(W/S) 為厚度修正系數(shù).
