电化学工作站四探针电阻率测试方法
四探针法测电阻率
实验 四探针法测电阻率1．实验目的：学习用四探针法测量半导体材料的体电阻率和扩散薄层的电阻率及方块电阻。
2．实验内容① 硅单晶片电阻率的测量：选不同电阻率及不同厚度的大单晶圆片，改变条件（光照与否），对测量结果进行比较。
② 薄层电阻率的测量：对不同尺寸的单面扩散片和双面扩散片的薄层电阻率进行测量。
改变条件进行测量（与①相同），对结果进行比较。
3． 实验原理：在半导体器件的研制和生产过程中常常要对半导体单晶材料的原始电阻率和经过扩散、外延等工艺处理后的薄层电阻进行测量。
测量电阻率的方法很多，有两探针法，四探针法，单探针扩展电阻法，范德堡法等，我们这里介绍的是四探针法。
因为这种方法简便可行，适于批量生产，所以目前得到了广泛应用。
所谓四探针法，就是用针间距约1毫米的四根金属探针同时压在被测样品的平整表面上如图1a 所示。
利用恒流源给1、4两个探针通以小电流，然后在2、3两个探针上用高输入阻抗的静电计、电位差计、电子毫伏计或数字电压表测量电压，最后根据理论公式计算出样品的电阻率［１］IV C23=ρ 式中，C 为四探针的修正系数，单位为厘米，C 的大小取决于四探针的排列方法和针距，探针的位置和间距确定以后，探针系数C 就是一个常数；V 23为2、3两探针之间的电压，单位为伏特；I 为通过样品的电流，单位为安培。
半导体材料的体电阻率和薄层电阻率的测量结果往往与式样的形状和尺寸密切相关，下面我们分两种情况来进行讨论。
⑴ 半无限大样品情形图1给出了四探针法测半无穷大样品电阻率的原理图，图中(a)为四探针测量电阻率的装置；(b)为半无穷大样品上探针电流的分布及等势面图形；(c)和(d)分别为正方形排列及直线排列的四探针图形。
因为四探针对半导体表面的接触均为点接触，所以，对图１（b ）所示的半无穷大样品，电流I 是以探针尖为圆心呈径向放射状流入体内的。
因而电流在体内所形成的等位面为图中虚线所示的半球面。
于是，样品电阻率为ρ，半径为r ，间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为dr r dR 22πρ=， 它们之间的电位差为 dr r IIdR dV 22πρ==。
四探针测试电阻率实验指导
可以看到，探针 2 处的电势 V2 是处于探针点电流源+I 和处于探针 4 处的点
电流源-I 贡献之和，因此： I 1 1 V2 ( ) ………………… (3) 2 s 2s 同理，探针 3 处的电势 V3 为
V3 I 1 1 ( ) …………………… (4) 2 2s s
图 1 测量方阻的四探针法原理
对半无穷大均匀电阻率的样品， 若样品的电阻率为 ， 点电流源的电流为 I， 则当电流由探针流入样品时，在 r 处形成的电势 V( r ) 为
V( r ) I ………………………(1) 2 r
同理，当电流由探针流出样品时，在 r 处形成的电势 V( r ) 为
R 单位为 / 。可见， R 阻值大小与正方形的边长无关，故取名为方块电
阻，仅仅与薄膜的厚度有关。用等距直线排列的四探针法，测量薄层厚度 d 远小 于探针间距 s 的无穷大薄层样品，得到的电阻称之为薄层电阻。
图 2 薄层电阻示意图 在用四探针法测量半导体的电阻率时， 要求探头边缘到材料边缘的距离远远 大于探针间距，一般要求 10 倍以上；要在无振动的条件下进行，要根据被测对 象给予探针一定的压力， 否则探针振动会引起接触电阻变化。光电导和光电压效 应严重影响电阻率测量， 因此要在无强光直射的条件下进行测量。半导体有明显 的电阻率温度系数， 过大的电流会导致电阻加热，所以测量要尽可能在小电流条 件下进行。 高频讯号会引入寄生电流，所以测量设备要远离高频讯号发生器或者 有足够的屏蔽，实现无高频干扰。
实验名称：四探针法测量半导体的电阻率和方块电阻
一、 实验目的:
1．掌握四探针法测量半导体材料电阻率和方块电阻的基本原理。 2．掌握半导体电阻率和方块电阻的测量方法。 3. 掌握半导体电阻率和方块电阻的换算。 4．了解和控制各种影响测量结果的不利因素。
电化学工作站四探针电阻率测试的方法
锂离子电池、铅酸蓄电池、干电池、钮扣电池
100MΩ
1Ω图
1mΩ图
0.1mΩ图
参数及技术指标：
1.电阻形态：分立电阻、线状电阻、面状电阻、块状电阻、直流器件内阻。
2.电阻范围：0.1mΩ～1GΩ
3.电阻率范围：10-6～106Ωcm
4.激励电流范围：10nA、100nA、1μA，10μA，100µA，
本方法的设置参数有：电阻形态及尺寸、探针形状及间距、激励电流及可测电阻范围、预热时间、样点间隔、样点数量、被测器件电动势等。
测试工具可根据被测产品及测试项目的要求选购，配置不同的测试工具可满足不同材料的测试要求。
本仪器的四探针电阻率测量方法适用于分立电阻、线状电阻、面状电阻、块状电阻、直流器件内阻。也就是说，可测量导体及半导体材料的轴向电阻率、径向电阻率、扩散层薄膜电阻率。本仪器具有自动电位扣除功能，因此可测量含源直流器件内阻。
10.工作电源：AC 220V±10%，50Hz，功耗<50W。
11.整机不确定性误差：≤4%（标准样片结果）
12.选购：（a）方形探头；（b）直线形探头；（c）测试平台。
13.探针材质选购：（a）碳化钨针；（b）白钢针；（c）镀金磷铜半球形针。
电阻形态
例子
分立电阻
各种类型电阻器件
线状电阻
铜线、铜棒、铝线、铝棒、铁丝、导电性纤维
面状电阻
导电覆盖膜、ITO导电膜玻璃、金属化标签、半导体外延层扩散层、
触屏薄膜、合金类箔膜、电极涂料导电漆膜，蒸发铝膜，PCB铜箔膜
块状电阻
金属方块电阻、金属圆块Байду номын сангаас阻、半导体材料晶块、半导体材料晶圆、
导电橡胶、导电性塑料、导电性陶瓷、导电性糊状物
电化学工作站四探针电阻率测试方法
5.电流精度：±0.1%量程
6.电阻精度：≤0.3%量程
7.显示数据：电阻、电阻率、电导率、电流、电压、探针形状、探针间距、材料尺寸。
8.测试方式：恒电流多脉冲电阻时间曲线
9.被测器件电动势：无源或者E＜5mV，E＜1.5V，E＜4.5V，E＜9.5V。
该测试方法与电化学工作站中的其他方法一样，软件界面友好、参数设置简单明了。启动测试后，仪器按设定的参数自动连续采集数据，在屏幕上实时显示电阻-时间曲线。测试结束后，根据电阻形态参数自动换算成电阻率及电导率，无需人工计算。配备的专用电化学工作站软件在电脑上运行，可随时显示、保存、打印数据和图形，以备存查。
电化学工作站四探针电阻率测试方法
品牌：RST，产品型号：RST5070F、RST5210F
在RST系列电化学工作站中，型号为RST5070F和RST5210F的电化学工作站具有四探针电阻率测试方法。四探针电阻率测试方法是检验和分析导体和半导体材料质量的一种重要的工具，适用于生产企业、高等院校及各类科研部门。
电阻形态
例子
分立电阻
各种类型电阻器件
线状电阻
铜线、铜棒、铝线、铝棒、铁丝、导电性纤维
面状电阻
导电覆盖膜、ITO导电膜玻璃、金属化标签、半导体外延层扩散层、
触屏薄膜、合金类箔膜、电极涂料导电漆膜，蒸发铝膜，PCB铜箔膜
块状电阻
金属方块电阻、金属圆块电阻、半导体材料晶块、半导体材料晶圆、
导电橡胶、导电性塑料、导电性陶瓷、导电性糊状物
10.工作电源：AC 220V±10%，50Hz，功耗<50W。
11.整机不确定性误差：≤4%（标准样片结果）
12.选购：（a）方形探头；（b）直线形探头；（c）测试平台。
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。
四探针测试方块电阻或电阻率的实验步骤
半导体物理四探针测试方块电阻或电阻率的实验步骤
1．打开背后电源，预热30min
2．操作面板“恒流源”按钮按下，选择电阻率/方阻正测/反测电流选择1 0mA档
3．放上样品，注意不要碰上样品表面，避免沾污
4．调节测试架下旋旋钮使探针轻按在样品上，听到响声，表示针和样品已经接触上
电阻率测试：电阻率灯亮
5．根据样品厚度，找到对应电流值，调节粗调，细调使得电流表读数为表上具体厚度所对应的电流值。
6．选择合适的“电流选择”0.1mA 1mA 10mA/100mA,使得电压表有效值为3位，即为测试的电阻率
方块电阻测试：方块电阻灯亮
7．电流值为45.32mA，选择合适的“电流选择”0.1mA 1mA 10mA/100mA,使得电压表有效值为3位，即为测试的方块电阻。
四探针法测量电阻率
四探针法测量电阻率
实验数据及处理
1.硅片
每次调整电流至6.28mA,测得的即为电阻率（抵消了公式中的修系数2），选取5个点，改变电流方向得到的数据为
10.54 10.58 10.70 10.61 10.56
-10.45 -10.44 -10.48 -10.53 -10.55
平均电阻率为ρ=10.54Ω·cm
误差为Δρ=0.23Ω·cm
2.ITO透明玻璃
每次调整电流至4.53mA,测得读数即为电阻率（抵消了公式中修正系数/ln2）,选取5个点，每次改变电流方向测得的数据为
2.265 2.4915 1.7667 2.0385 1.5885
-2.355 -2.5821 -1.8573 -2.0838 -1.6761
平均电阻率为ρ=2.07Ω·cm
误差为Δρ=0.35Ω·cm
注意事项
1、Si片和ITO玻璃很脆，请同学们小心轻放；当探针快与Si片接触时，用力要很小，以免损坏探针及硅片。
2、要选择合适的电流量程开关，否则窗口无读数。
3、计算机按键要轻，以免损坏。
4、在测量过程中，由于附近其它仪器电源的开头可能会把计算机锁住而无法工作，此时应重新开机，即恢复正常。
5、每次测量应等所有数值稳定后方可按“测量”进行下一次测量。
附原始实验数据。
四探针绝缘电阻测试方法
四探针绝缘电阻测试方法引言：在电力、电子、通信等领域中，绝缘电阻是一个重要的电气性能指标。
绝缘电阻测试是用来判断电器设备或电路中绝缘材料是否能有效地隔离电流的一种方法。
而四探针绝缘电阻测试方法是一种常用的测试手段，它通过使用四根探针同时接触被测物体的表面，以准确测量其绝缘电阻值。
本文将详细介绍四探针绝缘电阻测试方法的原理、步骤和注意事项。
一、原理四探针绝缘电阻测试方法是基于电流与电压的关系来进行测试的。
在测试时，通过施加一定电压，然后测量通过被测物体产生的电流，从而计算得到其绝缘电阻值。
四探针绝缘电阻测试方法相对于传统的两探针测试方法具有更高的准确性和稳定性。
其原理如下：1. 施加电压：在测试过程中，需要施加一个稳定的直流电压到被测物体上。
这个电压通常是由测试设备提供，并且可以根据被测物体的要求进行调整。
2. 测量电流：在施加电压的同时，通过四根探针分别接触被测物体的表面。
这四根探针中的两根用于施加电压，另外两根用于测量电流。
由于采用了四探针测量法，电流测量的准确性更高，可以减小接触电阻对测试结果的影响。
3. 计算电阻：通过测量得到的电流值，再根据欧姆定律，可以计算出被测物体的绝缘电阻值。
绝缘电阻的计算公式为：绝缘电阻 = 电压 / 电流。
二、步骤四探针绝缘电阻测试方法的步骤如下：1. 准备测试设备：首先，需要准备一台专用的四探针绝缘电阻测试仪。
这种测试仪通常包括一个电源模块、一个电流测量模块和一个显示屏。
2. 连接被测物体：将被测物体与测试仪进行连接，确保连接可靠稳定。
同时，要确保被测物体表面干净无污染，以保证测试的准确性。
3. 施加电压：根据被测物体的要求，设置合适的测试电压。
一般来说，测试电压应该在被测物体的额定电压范围内。
4. 接触探针：使用四根探针同时接触被测物体的表面。
其中两根探针用于施加电压，另外两根探针用于测量电流。
确保探针与被测物体的接触良好，避免接触电阻对测试结果的影响。
5. 测量电流：在施加电压的同时，测试仪会自动测量被测物体上的电流。
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11.整机不确定性误差：≤4%（标准样片结果）
12.选购：（a）方形探头；（b）直线形探头；（c）测试平台。
13.探针材质选购：（a）碳化钨针；（b）白钢针；（c）镀金磷铜半球形针。
1mA，10mA，100 mA、200 mA、500 mA
5.电流精度：±0.1%量程
6.电阻精度：≤0.3%量程
7.显示数据：电阻、电阻率、电导率、电流、电压、探针形状、探针间距、材料尺寸。
8.测试方式：恒电流多脉冲电阻时间曲线
9.被测器件电动势：无源或者E＜5mV，E＜1.5V，E＜4.5V，E＜9.5V。
该测试方法与电化学工作站中的其他方法一样，软件界面友好、参数设置简单明了。启动测试后，仪器按设定的参数自动连续采集数据，在屏幕上实时显示电阻-时间曲线。测试结束后，根据电阻形态参数自动换算成电阻率及电导率，无需人工计算。配备的专用电化学工作站软件在电脑上运行，可随时显示、保存、打印数据和图形，以备存查。
直流器件内阻
锂离子电池、铅酸蓄电池、干电池、钮扣电池
100MΩ
1Ω图
1mΩ图
0.1mΩ图
参数及技术指标：
1.电阻形态：分立电阻、线状电阻、面状电阻、块状电阻、直流器件内阻。
2.电阻范围：0.1mΩ～1GΩ
3.电阻率范围：10-6～106Ωcm
4.激励电流范围：10nA、100nA、1μA，10μA，100µA，
电化学工作站四探针电阻率测试方法
品牌：RST，产品型号：RST5070F、RST5210F
在RST系列电化学工作站中，型号为RST5070F和RST5210F的电化学工作站具有四探针电阻率测试方法。四探针电阻率测试方法是检验和分析导体和半导体材料质量的一种重要的工具，适用于生产企业、高等院校及各类科研部门。
本方法的设置参数有：电阻形态及尺寸、探针形状及间距、激励电流及可测电阻范围、预热时间、样点间隔、样点数量、被测器件电动势等。
测试工具可根据被测产品及测试项目的要求选购，配置不同的测试工具可满足不同材料的测试要求。
本仪器的四探针电阻率测量方法适用于分立电阻、线状电阻、面状电阻、块状电阻、直流器件内阻。也就是说，可测量导体及半导体材料的轴向电阻率、径向电阻率、扩散层薄膜电阻率。本仪器具有自动电位扣除功能，因此可测量含源直流器件内阻。
电阻形态例子分立电阻各种 Nhomakorabea型电阻器件
线状电阻
铜线、铜棒、铝线、铝棒、铁丝、导电性纤维
面状电阻
导电覆盖膜、ITO导电膜玻璃、金属化标签、半导体外延层扩散层、
触屏薄膜、合金类箔膜、电极涂料导电漆膜，蒸发铝膜，PCB铜箔膜
块状电阻
金属方块电阻、金属圆块电阻、半导体材料晶块、半导体材料晶圆、
导电橡胶、导电性塑料、导电性陶瓷、导电性糊状物