2四探针法测量材料电阻率和电导率
四探针测试仪的技术参数
四探针测试仪的技术参数四探针测试仪是一种用于测量材料电阻率、电导率、薄膜厚度等物理性质的仪器。
它具有高精度、高灵敏度、重复性好等特点，被广泛应用于半导体、涂层、薄膜等领域。
本文将介绍四探针测试仪的技术参数，以便用户在选择和使用时能够更好地了解该仪器的性能和优势。
1. 电极间距四探针测试仪的电极间距是指四个探针之间的距离，也称为探针间距。
不同的电极间距适用于不同的测试范围和需求。
在薄膜测量和研究中，0.1mm到10mm 的电极间距是比较常见的，而在半导体器件测试中，电极间距通常是几十微米到几毫米。
电极间距的精度越高，测试数据的精度也会更高。
2. 测试范围四探针测试仪的测试范围是指其可测量的电阻率范围或者电导率范围。
在实际应用中，测试范围应根据被测试物质的特性和需求而定。
较低的电阻率可用于半导体器件测试，而较高的电阻率通常用于涂层、薄膜等领域。
根据测试范围的不同，四探针测试仪还可测量物质的电荷密度、载流子浓度等物理量。
3. 精度四探针测试仪的精度是指测试结果的准确程度。
确保仪器精度是选择仪器时的重要因素。
仪器的精度受到多种因素的影响，包括仪器本身技术水平、电极间距、被测样品的性质和几何形状等。
一般而言，四探针测试仪的精度可达到0.01%至1%。
4. 工作频率四探针测试仪的工作频率是指测试时所使用的交流电压的频率。
在测量材料电阻率时，高频率可以减少热效应，从而减小误差。
而在测量材料的介电常数时，低频率的交流电压更有利于获得真实的测试结果。
因此，在使用四探针测试仪时，需要根据被测试材料的特性选择合适的工作频率。
5. 数据输出方式四探针测试仪的数据输出方式分为两种：数字输出和模拟输出。
数字输出通常用于自动处理测试数据和自动控制测量等应用，而模拟输出则适用于需要手动分析和处理数据的应用。
现代四探针测试仪通常都具有数字化的数据处理功能，能够自动输出测试结果，并直接传输到计算机或其他外部设备。
6. 附加功能现代四探针测试仪通常还具有一些附加功能，以提高仪器的性能和可靠性。
双极板 四探针 电导率
双极板四探针电导率
双极板四探针电导率是一个涉及到电学和材料科学的重要概念。
首先，让我们来解释一下这些术语的含义。
双极板通常指的是一种用于测量电导率的设备。
它由两个电极
组成，通常是平行放置的金属板，用于在材料中施加电场并测量电流。
通过施加电压并测量电流，可以计算出材料的电导率。
这种技
术常用于研究材料的导电性能，例如半导体或液体溶液。
四探针技术是一种用于测量材料电阻率和电导率的方法。
它由
四个电极组成，其中两个电极用于施加电流，另外两个用于测量电压。
这种方法的优势在于可以消除电极接触电阻对测量结果的影响，因此能够更准确地测量材料的电学性能。
电导率是一个描述材料导电能力的物理量，通常用σ表示。
它
是指单位长度和单位横截面积内的电导电流密度与电场强度之间的
比值。
电导率通常用西门子每米（S/m）作为单位，不同材料的电导
率差异很大，对于金属、半导体、绝缘体等材料来说，其电导率相
差甚远。
双极板四探针电导率测量技术结合了双极板和四探针技术的优点，能够更精确地测量材料的电导率。
这种方法在材料研究、半导
体工业以及电子元件制造等领域具有广泛的应用。
总的来说，双极板四探针电导率是一种重要的电学测量技术，
它对于研究材料的电学性能以及在电子工业中的应用具有重要意义。
通过这种技术，我们能够更深入地了解材料的导电特性，为材料科
学和工程技术的发展提供重要的数据支持。
四探针法测量电阻率
一、引言 电阻率是反映半导体材料导电性能的重要参数之一.虽然测量电阻率的方法很多, 但由于四探针法设备简单、操作方便、精确度高、测量范围广，而且对样品形状无严 格要求，不仅能测量大块材料的电阻率，也能测量异形层、扩散层、离子注入层及外 延层的电阻率，因此在科学研究及实际生产中得到广泛利用。 本实验是用四探针法测量硅单晶材料的电阻率及 pn 结扩散层的方块电阻。通过 实验，掌握四探针法测量电阻率的基本原理和方法以及对具有各种几何形状样品的修 正，并了解影响测量结果的各种因素。 二、原理 1、 四探针法测量单晶材料的电阻率 最常用的四探针法是将四根金属探针的针尖排在同一直线上的直线型四探针法，如 图 2.1 所示。当四根探针同时压在一块相对于探针间距可视为半无穷大的半导体平坦表 面上时，如果探针接触处的材料是均匀的，并可忽略电流在探针处的少子注入，则当电 流 I 由探针流入样品时，可视为点电流源，在半无穷大的均匀样品中所产生的电力线具 有球面对称性，即等势面为一系列以点电流源为中心的半球面。样品中距离点电源 r 处 的电流密度 j，电场ε和电位 V 分别为
0
式中 q 为电子电荷，u 为扩散层中多数载流子的迁移率。因此，可引入扩散层平均电阻 率 ，可以证明，
R X j C 0
三、实验装置
V23 X j ............(15) I
实验装置主要由三部分组成：四探针头、电流调节装置、电压测试仪。 1、 四探针头 四根探针头要等距离地排列在一直线上，探针间距要固定（通常约为 1mm 左右） ， 游移度要小。探针头地曲率半径约为 50um 左右，探针之间的电绝缘性能要好。为了 使探针和样品形成较好的欧姆接触，要求探针与待测材料有较低的接触电势差，而且 探针和样品之间要加一定的压力（每根探针压力为 100－200g） 。因此，探针要用导电 性能好的硬质、耐磨金属制成，通常采用钨、碳化钨、锇铱合金、合金钢等。 2、 电流调节装置 四探针法的测试电路如图 2.2 所示。
四探针法导电材料电导率电阻率的测量
四探针法导电材料电导率电阻率的测量
一、目的要求
1．了解材料的电阻率、电导率的测量方法
2. 掌握材料电导率与电阻率的关系
3．加深理解影响材料导电性能的因素
二、基本原理
欧姆定律
式中R为导体的电阻，L、S分别为导体的长度和横截面积；ρ为导体的电阻率，电阻率与材料本质有关。
电阻率与电导率关系为
σ的单位为西门子每米S/m。
电性能的测量主要是测量材料的电导率σ及电阻率ρ。
操作过程：四根金属探针排成一直线，以1红、2黄、3蓝、4绿、的顺序连接电化学工作站的电极线，以一定压力压在半导体材料上，在1、4两根探针间通过电流I，在2、3探针间产生电位差V。
方法：导电材料电导率电阻率测量
参数设置：试样面积：20*25cm，探针间距不大于2mm.
试样厚度：按实际厚度填入。
电压量程和电流量成可以自动和手动填入。
仪器运行后，界面自动显示电导率和电阻率，10秒钟自动停止，图形固定于界面，结果显示在界面的右侧。
测量结束后，点击右侧最上方的文件---另存为，保存到硬盘以备查看。
实验二四探针法测试硅片的电阻率
实验二四探针法测试硅片的电阻率一、实验目的1.掌握方块电阻的概念和意义；2.掌握四探针法测量方块电阻的原理；3.学会操作四探针测试仪。
二、实验原理1.方块电阻对任意一块均匀的薄层半导体，厚W，宽h，长L。
图1 薄层半导体示意图如果电流沿着垂直于宽和厚的方向，则电阻为，当L = h时，表面成方块，它的电阻称为方块电阻，记为式中的方块电阻口R 与电阻层厚度h 和电阻率r 有关，但与方块大小无关，这样得到对于一扩散层，结深为x j，宽h，长L，则。
定义L＝h 时，为扩散层的方块电阻，这里的r 、s 均为平均电阻率和平均电导率。
若原衬底的杂质浓度为N B(x) ，扩散层杂质浓度分布为N(x)，则有效杂质浓度分布为N eff(x)=N(x)- N B(x)。
在x = x j 处，N eff(x)= 0。
又假定杂质全部电离，则载流子浓度也是N eff(x)。
则扩散层的电导率分布为=N eff(x)qμ，对结深的方向进行积分求平均，可得到σ(x)=1ρ(x)若m 为常数，由（3）式，有。
其中表示扩散层的有效杂质总量。
当衬底的原有杂质浓度很低时，有N eff(x)≈N x ，则因此有2.四探针法测扩散层的方块电阻将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在1、4 探针间通过电流I（mA），2、3 探针间就产生一定的电压V(mV)。
（如图）图2 直线四探针法测试原理图材料电阻率式中C 为探针修正系数，由探针的间距决定。
当试样电阻率分布均匀，试样尺寸满足半无穷大条件时式中：S1，S2，S3 分别为探针对1 与2，2 与3，3 与4 之间的距离，探头系数由制造厂对探针间距进行测定后确定，并提供给用户。
每个探头都有自已的系数。
C≈6.28±0.05, 单位为cm （7）（a）块状或棒状样品体电阻率测量：由於块状或棒状样品外形尺寸远大於探针间距，符合半无穷大的边界条件，电阻率值可直接由（5）式求出。
电导率的测定_材料导电性能的测量
电导率的测定_材料导电性能的测量电导率是指物质对电流传导的能力，是衡量材料导电性能的重要指标之一、电导率的测定可以帮助人们了解材料的导电性能，评估材料的质量和应用性能。
1.导电性测量仪法导电性测量仪法是一种常用的测定电导率的方法。
该方法使用导电性测量仪，将试样夹入两个电极之间，通过测量电流和电压，根据欧姆定律计算得到电导率。
这种方法适用于各种不同形状和尺寸的材料，但需要注意电极与试样的接触质量，以及试样的准备和形状对测试结果的影响。
2.四探针法四探针法是一种用于测量材料电导率的精确方法。
该方法使用四个电极，其中两个电极作为电流电极，另外两个电极作为电压电极，分别测量试样上电流和电压。
四探针法可以消除电极接触电阻对测试结果的影响，同时可以测量高电导率和低电导率材料的电导率。
3.阻抗测量法阻抗测量法是一种用于测量材料电导率的非破坏性方法。
该方法通过测量材料中的交流电阻来得到电导率。
阻抗测量方法需要使用交流电源和阻抗仪器，通过改变电源频率，测量电压和电流的相位差，计算得到材料的电阻和电导率。
阻抗测量方法适用于不同形状和尺寸的材料，并且可以在不破坏材料的情况下进行测量。
4.热电导率测量法热电导率测量法是一种通过测量材料中的热电导率来间接得到电导率的方法。
该方法使用热导率测量装置，通过测量热传导的速率和温度梯度，计算得到材料的热电导率。
热电导率与电导率之间有一定的相关性，可以通过一些相关公式将热电导率转化为电导率。
电导率的测定对于材料的研究和应用具有重要意义。
比如在有机电子材料的研究中，通过测量电导率可以评估材料的导电性能，确定适合于电子器件的材料。
在电池材料研究中，电导率的测定可以帮助评估电池材料的导电性能和充放电速率。
在金属材料的研究和制造中，电导率的测定可以帮助评估材料的质量和品质。
总之，电导率的测定是研究材料导电性能的重要手段之一，可以通过多种方法进行测量。
这些方法可以应用于不同类型和形状的材料，帮助人们评估材料的导电性能，为材料的应用提供参考和指导。
四探针测试原理
四探针测试原理四探针测试（Four-point probe），也被称为四探针电阻测量法，是一种用于测量电导率和电阻的常用方法。
通过使用四个细尖探针接触材料表面，可以准确测量材料的电学性质。
本文将介绍四探针测试的原理以及其应用领域。
一、原理四探针测试的原理基于电流和电压之间的关系。
在传统的两探针测试中，只需要两个探针接触样品表面，但这种方法不能准确测量电阻，因为接触电阻会引入误差。
四探针测试则通过使用额外的两个探针来补偿接触电阻的影响，从而提高了测量的准确性。
四个探针分布在一个平面上，形成一个矩形或正方形的排列。
两个外侧的探针被称为“当前探针”，它们提供电流，并通过被测物体的表面传输电流。
两个内侧的探针被称为“电压探针”，它们用于测量在材料上形成的电压差。
在测试过程中，电流探针提供电流，通过被测材料流动，而电压探针则用于测量电压差。
根据欧姆定律，电阻可以通过测量电流和电压之间的比值来计算。
由于电流探针之间的距离相等且小于电压探针之间的距离，四探针测试可以减小接触电阻产生的误差。
因此，四探针测试可以提供更准确的电阻测量。
二、应用领域四探针测试在许多领域中都有重要的应用，特别是在材料科学和半导体领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 材料科学：四探针测试可以用于测量材料的电阻率和导电性。
它被广泛用于研究不同材料的电学性质，以及评估材料的品质和一致性。
2. 半导体材料：四探针测试在半导体器件分析中具有重要作用。
它可以用来测量半导体材料的片内电阻和薄膜材料的电阻。
3. 导电薄膜：四探针测试可以测量导电薄膜的电阻率和薄膜的均匀性。
这对于制备导电薄膜和薄膜材料的性能优化至关重要。
4. 纳米材料：由于纳米材料的尺寸小，传统的两探针测试失效。
四探针测试可以在纳米材料的表面进行非破坏性电阻测量。
总结：四探针测试是一种准确测量电导率和电阻的方法。
通过使用四个探针接触材料表面，可以消除接触电阻造成的误差，提高测量的准确性。
四探针测电阻率实验指导书及SZT-2A四探针测试仪使用说明书
实验七四探针法测量材料的电阻率一、实验目的（1）熟悉四探针法测量半导体或金属材料电阻率的原理（2）掌握四探针法测量半导体或金属材料电阻率的方法二、实验原理半导体材料是现代高新技术中的重要材料之一，已在微电子器件和光电子器件中得到了广泛应用。
半导体材料的电阻率是半导体材料的的一个重要特性，是研究开发与实际生产应用中经常需要测量的物理参数之一，对半导体或金属材料电阻率的测量具有重要的实际意义。
直流四探针法主要用于半导体材料或金属材料等低电阻率的测量。
所用的仪器示意图以及与样品的接线图如图1所示。
由图1(a)可见，测试过程中四根金属探针与样品表面接触，外侧1和4两根为通电流探针，内侧2和3两根是测电压探针。
由恒流源经1和4两根探针输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其它两根探针（探针2和探针3）之间的电压V23。
a b图1 四探针法电阻率测量原理示意图若一块电阻率为 的均匀半导体样品，其几何尺寸相对探针间距来说可以看作半无限大。
当探针引入的点电流源的电流为I ，由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面，则在半径为r 处等位面的面积为22r π，电流密度为2/2j I r π= （1）根据电流密度与电导率的关系j E σ=可得2222jI I E r rρσπσπ=== （2） 距离点电荷r 处的电势为 2I V r ρπ=（3） 半导体内各点的电势应为四个探针在该点所形成电势的矢量和。
通过数学推导，四探针法测量电阻率的公式可表示为123231224133411112()V V C r r r r I Iρπ-=--+∙=∙ （4） 式中，11224133411112()C r r r r π-=--+为探针系数，与探针间距有关，单位为cm 。
若四探针在同一直线上，如图1(a)所示，当其探针间距均为S 时，则被测样品的电阻率为1232311112()222V V S S S S S I Iρππ-=--+∙=∙ （5） 此即常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。
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电学实验一：四探针法测量材料电阻率和电导率
[实验用途]：运用四探针原理测量 1. 单晶的体电阻率
2. 异质外延薄层电阻（方块电阻）
3. 金属薄层电阻（方块电阻）
[实验目的]：1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理；
2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法；
3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。
[实验原理]：
单晶硅体电阻率的测量测试原理：直流四探针法测试原理简介如下： 1 2 3 4
图 1 四探针测量原理图
当1、2、3、4根金属探针排成直线时，并以一定的压力压在半导体材料上，在1、
4两处探针间通过电流I ，则2、3探针间产生电位差V 。
材料的电阻率I
V
C
＝ρ ）（cm ⋅Ω （1） 式中C 为探针系数，由探针几何位置、样品厚度和尺寸决定，通常表示为
()()W F Fsp W D F S W F C T ⋅⋅⋅⋅=
δπ
,,2
ln （2）
式中：()S W F 、()δ,,W D F 、Fsp 和T F 分别为厚度修正系数、线度修正系数、探针间距修正系数和温度修正系数，W ：片厚，D ：片径，S ：探针间距，δ：测点与片心距离。
[实验装置]：
使用 D41-11D/ZM 型微控四探针测试仪
1、电气部分：测量时通过DC-DC 变换器将直流电转换成高频电流，由恒流源电路产生的高稳定恒定直流电流其量程为0.01mA 、0.1mA 、1mA 、10 mA 、100 mA ；数值连续可调，输送到1、4探针上，在样品上产生电位差，此直流电压信号由
2、3探针输送到电气箱内。
再由高灵敏，高输入阻抗的直流放大器中将直流信号放大（放大量程有0.76
3、7.63、76.3）。
放大倍数可自动也可人工选择，放大结果通过A/D 转换送入计算机显示出来。
D41-11D/ZM 型微控四探针测试仪框图如下所示。
图2 四探针测试仪电气部分原理方框
2。
测试架
测试架由探头及压力传动机构、样品台构成，见图3所示，探头采用精密加工，内有弹簧加力装置，测试需要对基片厚度进行测量，以便对探头升降高度进行限制。
图3 测试架结构图
[实验内容]：
一、测试准备：将220V电源插入电源插座，开机后等十分钟在进行测量。
1.利用标样学习测试参数确定：进入系统，打开主界面。
●选择参数：测试项目（电阻率ρ）；测试档（自动测量）；测量方式（经
典法）；校准（自动校准）；样品类型（N）；
●输入参数：片厚（633.8μm）；温度（利用温度计测量环境温度℃）；
产品型号（1）；工位（1）；批号（1）；工序（1）；
●点击测试测量，记录测试结果。
注意:显示的测试结果要乘以温度系数，得到最后结果。
2.与标准样品参数比较
按照已知条件标准样品在环境温度23℃时，电阻率为：0.924Ω*cm（中
心点），与测量结果对比，说明产生差别的原因。
二、样品测量：将待测样品放在探针下部，按上面选择测量参量，输入被测样品的
厚度、类型及环境温度，点击测试测量键，开始测量，记录测试结果。
注：测量过程中不要移动探针和样品。
点击探针上升键，移动样品更换不同位置，点击探针下降键，重复测量3次，将三次测量得的电阻率值取平均，即为样品的平均电阻率值。
将结果记录在表格。
指导教师签字：
三、实验报告
实验报告统一使用深圳大学学生实验报告格式，手写完成（不得使用铅笔或红笔）。
要求实验报告完整、书写规范，计算出测试试样的电阻率及电导率应注意有效数字和单位，原始数据要有指导教师签名，并粘贴在实验报告中相应位置。
具体内容如下：
1.实验目的和要求
2.实验步骤
3.实验数据分析处理
4.实验结论。