四探针法测量材料的电阻率和电导率

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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。

四探针法测量电阻率

实验二四探针法测量电阻率
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。

四探针法测量材料的电阻率和电导率

实验七：四探针法测量材料的电阻率和电导率ID:20110010020［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: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。

材料的电阻率尸/Ss）（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C=F（D/S）・F（W/S）,E乎，W⑵式中：F（WS）F（D/S>Fsp分别样品厚度修正因子、直径修正因子、探针间距修正系数（四探针头合格证上的F值）。

W:片厚，D:片径，S:探针间距。

［实验装置］:使用RTS-4型四探针测试仪1、电气部分：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频稳定恒定直流电流其量程为0.1mA、1mA、10mA、100mA;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0.763、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。

RTS-例四探针测试仪框图如下所示。

国2四探」期试M电气刍分原理方也:2。

测试架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。

Q选择参数：选择测试类别（如薄圆片还是棒材电阻率等）；酬入参数：片厚（mm）；直径；选择电流量程。

四探针法测电阻率原理

四探针法测电阻率原理
四探针法测电阻率是一种常用的电学测量方法，它可以准确测量材料的电阻率。

该方法利用四个电极分别组成的探针来接触被测物质表面，通过施加电流和测量电压来计算电阻率。

该方法的原理基于欧姆定律，即电流通过导体时，电流与电压成正比，比例常数为电阻。

测量时，我们使用两个电流探针在被测物质上施加电流，而另外两个电压探针则用于测量电压。

根据欧姆定律，电流与电压之间的比值即可得到电阻。

为了提高测量的准确性和稳定性，四个电极的排列方式很重要。

通常，两个电流探针之间应隔有一定距离，以避免电流从一个探针跳过直接到另一个探针而影响测量结果。

同样，两个电压探针之间也应保持一定距离，以避免电压的变化受到相邻电极的影响。

在测量过程中，我们需要保持恒定的电流，并测量对应的电压。

通过改变施加的电流大小，我们可以获得多组电流-电压的测
量数据。

然后，根据这些数据，可以绘制出电流-电压的关系
曲线。

该曲线的斜率即为被测物质的电阻率。

通过四探针法测电阻率，我们可以得到材料的电阻率值，这对于研究材料的电性质、导电性等具有重要意义。

四探针测试半导体的电阻率

四探针法测量半导体的电阻率一、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。

二、实验原理1.电阻的测量电性能是材料的重要物理性能之一，材料导电性的测量就是测量试样的电阻或电阻率。

电阻的测量方法很多，若精度要求不高，常用兆欧表、万用表、欧姆表及伏安法等测量；若精度要求比较高或阻值在10-6～102Ω的材料电阻（如金属或合金的阻值）测量时，需采用更精密的测量方法。

常用的几种方法如下：①双臂电桥法：根据被测量与已知量在直流桥式线路上进行比较而得出测量结果，其精确测量电阻范围为10-6～10-3Ω，误差为0.2～0.3%。

缺点：受环境温度影响较大。

②直流电位计测量法：一种比较法测量电动势，通过“串联电路中电压与电阻成正比”计算得出电阻。

其可测量10-7V微小电动势。

优点：导线和引线电阻不影响测试结果。

③直流四探针法：主要用于半导体或超导体等低电阻率的精确测量。

④冲击检流计法：主要用于绝缘体电阻的测量，将待测电阻与电容器串联，用冲击检流计测量电容器极板上的电量。

通过检流计的偏移量来计算待测电阻，可测得绝缘体电阻率高达1015～1016Ω·cm。

2.电阻率的测量电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。

它反映物质对电流阻碍作用。

电阻率是半导体材料的重要电学参数之一，硅单晶的电阻率与半导体器件的性能有密切联系。

因此电阻率的测量是半导体材料常规参数测量项目之一。

测量电阻率的方法很多，如二探针法、扩展电阻法等。

而四探针法则是目前检测半导体电阻率的一种广泛采用的标准方法。

它具有设备简单、操作方便、精度较高、对样品的几何形状无严格要求等优点。

3.直流四探针法测试原理①体电阻率测量：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。

四探针法测电导率

四探针法测量高导电率材料的电导率西安交通大学理学院2004.08四探针法测量高导电率材料的电导率一．前言在科研和现今社会生活的许多场合，大量使用导电材料和电阻合金。

监测电阻或导电率随外界条件的变化也是材料的相变研究、环境的温度、湿度、气氛等的监测和控制的重要手段。

材料精确的电阻或电阻率数据以及了解不同电场条件下电流在不同尺寸、不同形状的导体中的分布在电子电路以及其它工程设计中也是必不可少的。

因此材料以及电功能器件的电阻或电阻率的精确测量成为了重要的物理实验之一，也是工程技术人员必须掌握的基本技能。

电阻率所针对的对象是导电或电阻材料，一般是通过测定特定形状的材料电阻值后计算得出。

对于功能器件一般只测量其电阻值。

而环境（温度、湿度、气氛）或材料状态对电阻或电阻率的影响测量则一般是将材料或器件放于特定的环境之中，通过改变环境参数测定电阻或电阻率的变化。

上述所有操作归结为一点，即电阻的测量。

由于目前还没有不使用电而间接精确测量电阻的方法，因此电阻与其它物理参数测量相比的最突出特点是必须将被测材料或器件连接在电路之中，电路之中的导线、导线接头或器件触点接触电阻、测量仪表的内阻以及与被测电阻间的连接关系，阻值比例等多种因素都会对影响测量结果的精确度。

在许多情况下，测量误差是不可忽略的。

为了提高电阻测量的精确度，对于不同阻值范围的材料或器件设计了不同的测量方法。

例如采用三电极系统测量MΩ级以上的高电阻，采用电桥法测量Ω和KΩ级的电阻等。

但在高导电率材料或小电阻器件的电阻测量之中，不仅电路中的接触电阻不可以忽略不计，甚至导线的电阻都不是无穷小量。

而在电桥测量方法中也难以找到与被测电阻值相当的小电阻与之相匹配。

有些试样的尺寸很小（薄膜）或很大（大块样品或大尺寸板状样品）又不允许拆剪成合适尺寸时更是如此。

近代物理学中，对于微电阻或小电阻，特别是电阻率的测量，常使用四点探针（Four point probe）来完成。

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。

四探针原理

四探针原理
四探针原理是一种用来测量材料电学性质的方法。

它通过在被测样品上放置四
个探针，分别测量电阻、电导率、霍尔效应和电容率，从而全面了解材料的电学特性。

四探针原理在半导体材料、导电薄膜和纳米材料等领域有着广泛的应用。

首先，四探针原理通过测量电阻来确定材料的导电性能。

在四个探针中，两个
用于施加电流，另外两个用于测量电压。

通过欧姆定律，可以计算出材料的电阻率，从而了解其导电能力。

其次，四探针原理可以测量材料的电导率。

电导率是材料导电性的一个重要参数，通过四探针原理可以准确地测量出材料的电导率，这对于材料的研究和应用具有重要意义。

另外，四探针原理还可以通过测量霍尔效应来确定材料的载流子类型和浓度。

霍尔效应是指在电流通过导体时，垂直于电流方向产生横向电场的现象，通过四探针原理可以准确地测量出材料的霍尔系数，从而推断出其载流子类型和浓度。

最后，四探针原理还可以用来测量材料的电容率。

电容率是材料的另一个重要
电学参数，通过四探针原理可以快速准确地测量出材料的电容率，为材料的电学性能提供重要参考。

总的来说，四探针原理是一种非常有效的测量材料电学性质的方法，它可以全
面地了解材料的电学特性，为材料的研究和应用提供重要参考。

在材料科学和电子工程领域，四探针原理有着广泛的应用前景，将会对相关领域的发展产生重要影响。

完整版四探针法测电阻率

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.百1四携计他浏电阻翼原理国mi归国胪朗电阻率焚皆.半无狎大样品」棕首府的分布及半琢等箝面k〕正方褥伸列的四据钟跚3〕直浅排列却西探针围那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.由于这种方法简便可行,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：V23C —I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,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；排列及直线排列的四探针图形.由于四探针对半导体外表的接触均为点接触, 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. 径为r,间距为dr 的两个半球等位面间的电阻为dR 2 dr,2 r 2它们之间的电位差为dV IdR 一§dr .2 r 2r ―8处的电位为 0,所以图1 ( a)中流经探针1的电流 I上式就是四探针法测半无限大样品电阻率的普遍公式.在采用四探针测量电阻率时通常使用图1 (c)的正方形结构(简称方形结构)和图1 (d)的等间距直线形结构,假设方形四探针和直线四探针的探针间距均为那么对于直线四探针有r 12 r 43S,r 13r 422S332 S V 23I对于方形四才^针有「12 % S, k 1 2S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(a)为四探针测量电阻 (c)和(d)分别为正方形所以, 于是,样品电阻率为p,考虑样品为半无限大,在r 点形成的电位为V r1——2dr ——. r 2 r 22 r流经探针1的电流在2、3两探针间形成的电位差为r121 —, r 13流经探针4的电流与流经探针1的电流方向相反,所以流经探针4的电流I 在探针2、3之间引起的电位差为于是流经探针1、 4之间的电流在探针2、 3之间形成的电位差为1111o r 12r 13r 42r43由此可得样品的电阻率为2 V 231 Ir 12「13「43S,2 S V23 2 、2 I⑵无限薄层样品情形当样品的横向尺寸无限大,而其厚度t 又比探针间距S 小得多的时候,我们称这种样品为无限薄层样品. 图2给出了用四探针测量无限薄层样品电阻率的示意图.图中被测样品为在p 型半导体衬底上扩散有四个探针在硅片外表的接触点,探针间距为S,n 型扩散薄层的厚度为 t,并且t<<S, I +表示电流从探针1 流入硅片,I -表示电流从探针4流出硅片.与半无限大样品不同的是, 这里探针电流在 n 型薄层内近似为平面放射状,其等位面可近似为圆柱面.类似前面的分析,对于任意排列的四探针,探针1的电流 I 在样品中r 处形成的电位为* L I ।V r 1^-dr — ln r为V 23 1'ln3」ln32 tr 132 tr 12同理,探针4的电流I 在2、3探针间所引起的电位差为于是得到四探针法测无限薄层样品电阻率的普遍公式为2 tV 23I对于方形四探针,利用 r 12r 43S, r 13r 42124313422 t V 23 ln2 I在对半导体扩散薄层的实际测量中常常采用与扩散层杂质总量有关的方块电阻与扩散薄层电阻率有如下关系：_11S Xjq o XjNdX q NX j这里X j 为扩散所形成的pn 结的结深.这样对于无限薄层样品, 方块电阻可以表示如下: 直线四探针：R S ————二37X j ln 2 I式中P 为n 型薄层的平均电阻率. 于是探针1的电流I 在2、 3探针间所引起的电位差所以探针1和探针4的电流V23 4 」ln2 t 「43I 在2、 3探针之间所引起的电位差是V 23」ln 2 tr 42 ri3「43 r 12r i2对于直线四探针,利用 r 12 r 43 S,rrr r2S 可得2 tV 23 21n2已中J 2s 可得Rs,它国,无限薄层棒品电阻率抑U1至3(b)陋W羊闺井肱和总画犷散的那片匕)单面Tift的薄层,m感面扪敦的薄品方形四探针：R S———^38X j ln 2 I在实际测量中,被测试的样品往往不满足上述的无限大条件,样品的形状也不一定相同,因此常常要引入不同的修正系数.实际测量中的扩散样片可能有两种情况：单面扩散片和双面扩散片,如图3所示. 这两种样品的修正系数分别列于附录中的表.图4 SZT-2A四探针测试仪4.实验装置及本卷须知⑴实验装置实验装置如图4所示.电路中的恒流源所提供的电流是连续可调的,电压表采用电位差计或数字电压表.实验所用的探针通常采用耐磨的导电硬质合金材料,如鸨、碳化鸨等.探针要求等间距配置, 并使其具有很小的游移误差.在探针上需加上适当的压力,以减小探针与半导体材料之间的接触电阻.⑵本卷须知①半无限大样品是指样品厚度及任意一根探针距样品最近边界的距离远大于探针间距,如果这一条件不能得到满足那么必需进行修正.②为了预防探针处的少数载流子注入,提升外表复合速度,待测样品的外表需经粗砂打磨或喷砂处理.③在测量高阻材料及光敏材料时需在暗室或屏蔽盒内进行.④由于电场太大会使载流子的迁移率下降,导致电阻率测量值增大,故须在电场强度E<1V/cm的弱场下进行测量.⑤为了预防大电流下的热效应,测试电流应尽可能低,但须保证电压的测试精度.不同电阻率样品的电流选择大致为[2]⑥为了满足探针与半导体的接触为欧姆接触,探针上须加上一定的压力.对于体材料,一般取1~2kg;对于薄层材料或外延材料选取200g.⑦ 当室温有较大波动时,最好将电阻率折算到23c时的电阻率.由于半导体的电阻率对温度很敏感.如果有必要考虑温度对电阻率的影响,可用下面的公式进行计算参考平均1C TTT参考式中P参考为修正到某一参考温度〔例如23C〕下的样品电阻率；p平均为测试温度下样品的平均电阻率；C T为温度系数,它随电阻率变化的曲线示于图5; T为测试温度; T参考为某一指定的参考温度.图F H-叟和PYi斗〕的电住率温.度系数能电祖率的变M。

材料电阻率及电导率测试之四探针法

材料电阻率及电导率测试之四探针法
材料电阻率及电导率测试之四探针法
FT-300A 材料电阻率测试仪
本仪器适用于生产企业、高等院校、科研部门，是检验和分析导体材料和半导体材料质量的一种重要的工具。

本仪器配置各类测量装置可以测试不同材料之电阻率。

液晶显示，无需人工计算，并带有温度补偿功能，电阻率单位自动选择，仪器自动测量并根据测试结果自动转换量程，无需人工多次和重复设置。

一、电阻测量范围：
1、电阻率：10-8～2X106Ω-cm
方块电阻：10-8～2X106Ω/□
电阻：10-8～2X106ΩΩ
分辨率：最小0.1μΩ
测量误差±（0.05%读数±5字）
2、测量电压量程： 2mV 20mV 200mV 2V
测量精度±（0.1%读数）
分辨率： 0.1uV 1uV 10uV 100uV
3、⑴电流输出：直流电流 0～1000mA 连续可调，由交流电源供电。

⑵量程：1μA，10μA，100μA，1mA，10mA，1000mA,
⑶误差：±0.2%读数±2字
4. 主机240mm（长）×180 mm（宽）×80mm（高）
6、显示方式：液晶数字显示电阻率、电流、电压、小数点自动显示
7、电源：220±10% 50HZ—60HZ 功率消耗 < 60W。

四探针方法测电阻率

四探针方法测电阻率四探针方法是一种常用的测量材料电阻率的方法，通过使用四个电极来测量样品的电阻，并根据测量结果计算出电阻率。

这种方法相对于传统的两探针方法具有更高的准确性和可重复性。

下面将详细介绍四探针方法的原理、操作步骤和误差分析。

四探针方法使用四个电极，其中两个电极用于施加电流，另外两个电极用于测量电压。

施加电流的两个电极称为“电流探针”，测量电压的两个电极称为“电压探针”。

四个电极的排列方式是，电流探针1和电压探针1之间相距一定距离，电压探针2在电流探针1和电压探针1之间，电流探针2在电压探针2和电压探针1之间。

这种排列方式可以有效地减小传统两探针方法中由于电流通过测量电压引起的误差。

在实际操作中，首先需要将电流探针1和电流探针2连接到电流源，然后将电压探针1和电压探针2连接到电压测量仪。

接下来，将样品放置在电流探针1和电压探针1之间，并施加一定大小的电流。

通过测量电压探针1和电压探针2之间的电压差，可以计算出样品的电阻。

误差分析是测量过程中必不可少的一部分。

在四探针测量中常见的误差包括接触电阻、导线电阻和非均匀性。

接触电阻是由于电极与样品接触不良造成的，可以通过多次测量取平均值来减小。

导线电阻是由于电流和电压传输过程中导线自身的阻抗引起的，可以通过选择低阻抗的导线来减小。

非均匀性是指样品自身存在的电阻变化，这个误差很难消除，但可以通过选择合适的样品形状和尺寸来减小。

在实际应用中，四探针方法广泛用于测量各种材料的电阻率，例如金属、半导体和超导体等。

它具有高精度、高灵敏度和无侵入性的优点，在电子学、材料科学和地质勘探等领域有广泛的应用。

总之，四探针方法是一种常用的测量材料电阻率的方法，通过使用四个电极来测量样品的电阻，并根据测量结果计算出电阻率。

这种方法在实际应用中具有很高的准确性和可重复性，并能够减小传统两探针方法中的误差。

在进行四探针测量时，需要注意对接触电阻、导线电阻和非均匀性等误差进行适当的处理和减小。

四探针法测量材料的电阻率和电导率

实验七：四探针法测量材料的电阻率和电导率ID: 20110010020[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：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。

式中C为探针系数，由探针几何位置、样品厚度和尺寸决定，通常表示为式中：F(W S)、F(D/S)、Fsp分别样品厚度修正因子、直径修正因子、探针间距修正系数（四探针头合格证上的F值）。

W：片厚，D：片径，S：探针间距。

[实验装置]：使用RTS-4型四探针测试仪1、电气部分：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频稳定恒定直流电流其量程为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0.763、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。

RTS-4型四探针测试仪框图如下所示。

2。

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。

①选择参数：选择测试类别（如薄圆片还是棒材电阻率等）；②输入参数：片厚（mm）；直径；选择电流量程。

③试测量，记录测试结果。

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。

四探针方法测电阻率(原理公式推导)

1、测试准备：电源开关置于断开位置，工作选择置于“短路”，电流开关处于弹出切断位置。将测试样品放在样品架上，调节高度手轮，使探针能与其表面保持良好接触。
2、打开电源并预热１小时。
3、极性开关置于上方，工作状态选择开关置于 “短路”，拨动电流和电压量程开关，置于样品测量所合适的电流、电压量程范围。调节电压表的粗调细调调零，使显示为零。
四探针法测量原理图
材料电阻率 V C
(1)
I
探针系数
20π
C 1 1 1 1 (2)
S1 S2 S1 S2 S2 S3
式中：S1、S2、S3分别为探针１与２，２与３，３与４之间距，用cm为单位时的值，S1=S2=S3=1mm. 每个探头都有自己的系数。C6.280.05单位cm。
<三> 仪器结构特征
• 数字式四探针测试仪主体部分由高灵敏度直流数字电压表、恒流源、电源、DCDC电源变换器组成。为了扩大仪器功能及方便使用，还设立了单位、小数点自动显示电路、电流调节、自校电路和调零电路。
• 仪器电源经过DC-DC变换器，由恒流源电路产生一个高稳定恒定直流电流，其量程为 10μA、100μA、1mA、10mA、100mA，数值连续可调，输送到１、４探针上，在样品上产生一个电位差，此直流电压信号由２、３探针输送到电气箱内。具有高灵敏度、高输入阻抗的直流放大器中将直流信号放大（放大量程有0.2mV、2mV、20mV 、200mV、 2V），再经过双积分A/D变换将模拟量变换为数字量，经由计数器、单位、小数点自动转换电路显示出测量结果。
3、方块电阻测量，电流调节在4.53时，读出数值10倍为实际的方块电阻值。
4、薄片电阻率测量：当薄片厚度>0.5mm时，按公式（3）进行；当薄片厚度<0.5mm时，按公式（4）进行。

四探针方法测电阻率

四探针方法测电阻率四探针测量方法是一种常用于测量材料电阻率的方法。

它利用四个探针分别接触材料的边缘，通过测量电流和电压之间的关系来计算电阻率。

本文将详细介绍四探针测量方法的原理、实验步骤以及相关应用。

一、原理四探针法是通过在材料上放置四个电极将电流注入材料，通过测量电压差来计算电阻率。

四个电极的排列为两对电极，分别被称为内电极和外电极。

内电极用来注入电流，外电极用来测量电压差。

电流注入内电极，流经材料，在外电极上造成一定的电压差。

通过测量电压差和流经材料的电流，可以计算出材料的电阻率。

二、实验步骤1.准备工作：准备好所需的材料和设备，包括电极、电流源、电压表、数字多用表等。

将四个电极连接到相应的设备。

2.放置电极：将两个内电极与两个外电极分别放置在材料的两侧，确保它们之间的距离相等且较小，并确保电极与材料充分接触。

3.注入电流：将电流源与两个内电极连接，设置合适的电流大小。

4.测量电压差：将电压表连接到两个外电极，并读取电压值。

5.计算电阻率：根据所测得的电压值和注入电流值，通过特定公式计算出材料的电阻率。

三、应用四探针测量方法广泛应用于电子材料、导电涂层、半导体、薄膜和纳米材料等领域，这些领域的材料往往具有很低的电阻率。

与传统的两探针测量方法相比，四探针法在处理低电阻材料时更加可靠，因为它可以减小接触电阻的影响。

四探针测量方法的优点在于：①减小了接触电阻的影响，因为外电极的电压测量不受内电极的电流注入影响；②测量精度高，可以测量低电阻材料的电阻率，并排除掉接触电阻的误差；③适用范围广，可以用于各种材料的电阻率测量。

总结：四探针测量方法通过在材料上放置四个电极，并分别注入电流和测量电压差，计算得到电阻率。

它在测量低电阻材料时具有优势，并广泛用于电子材料、导电涂层、半导体、薄膜和纳米材料等领域。

四探针测量方法的应用可以提高测量精度，并排除掉接触电阻的误差。

四探针方法测电阻率

的测量，如电导率、迁移率等，为材料科学和电子学等领域的研究提供
更多有价值的数据。
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导线
用于连接测试设备和样品，需选用低阻抗导线。
实验环境与条件
01
02
03
实验室环境
保持实验室温度、湿度和清洁度等环境因素稳定，以保证测量结果的准确性。
电源条件
确保电源电压稳定，避免电压波动对测量结果的影响。
安全措施
实验操作过程中需注意安全，遵守实验室安全规定，确保实验人员和设备的安全。
07
结论与展望
研究结论
1 2
电阻率测量精ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高
四探针方法通过四个探针同时接触样品，能够有效地减小接触电阻和测量误差，从而获得更高的电阻率测量精度。
适用范围广
四探针方法适用于各种不同类型和规格的样品，如金属、半导体、陶瓷等，具有较广的适用范围。
3
操作简便
四探针方法不需要对样品进行特殊处理或制备，只需将探针放置在样品上即可进行测量，操作简便易行。
随着科技的发展，四探针方法的应用领域不断拓展，不仅局限于半导体和金属材料检测。
在新能源领域，如太阳能电池和燃料电池的生产过程中，四探针方法可用于检测材料的电阻率，提高电池性能和稳定性。
在环境监测领域，四探针方法可应用于土壤电阻率的测量，为土壤污染治理和土地资源管理提供依据。此外，在地质勘探、生物医学和食品检测等领域，四探针方法也展现出广阔的应用前景。
的测量。
四探针的优点与局限性
优点
四探针法具有较高的测量精度和稳定性，适用于各种形状和尺寸的样品，且操作简便、快速。
局限性
四探针法需要与被测材料直接接触，可能会对材料表面造成损伤或污染；同时对于导电性较差或不均匀的材料，测量结果可能存在误差。

四探针法测电阻率原理

四探针法测电阻率原理
四探针法是一种用来测量材料电阻率的方法，它可以准确地测量材料的电阻率，并且不受接触电阻的影响。

四探针法的原理是利用四个探针分别施加电流和测量电压，通过测量电流和电压的关系来计算材料的电阻率。

首先，我们来了解一下四探针法的原理。

四探针法利用四个探针，其中两个探针用来施加电流，另外两个探针用来测量电压。

这样可以避免接触电阻对测量结果的影响，提高了测量的准确性。

当电流通过材料时，会在材料内部产生电压梯度，通过测量这个电压梯度和电流的关系，可以计算出材料的电阻率。

其次，四探针法的测量步骤包括，首先，将四个探针分别插入材料表面，两个探针用来施加电流，另外两个探针用来测量电压。

然后，施加一个稳定的电流，并测量两个测量探针之间的电压。

根据欧姆定律，电阻率可以通过电流和电压的比值来计算得出。

四探针法的优点是可以准确地测量材料的电阻率，而且不受接触电阻的影响。

这种方法适用于各种材料，包括金属、半导体和绝缘体。

而且，由于四探针法可以避免接触电阻的影响，所以可以测
量非常小的电阻率，提高了测量的灵敏度。

总之，四探针法是一种准确测量材料电阻率的方法，它可以避免接触电阻的影响，提高了测量的准确性和灵敏度。

这种方法适用于各种材料，是一种非常重要的电学测量方法。

四探针方法测电阻率(原理公式推导)

探针方法测量半导体的电阻率
〈一〉实验目的
〈二〉实验原理
〈三〉仪器结构特征
〈四〉操作步骤
〈五〉注意事项
〈六〉技术参数
<一> 实验目的
1、理解四探针方法测量半导体电阻率的原理； 2、学会用四探针方法测量半导体电阻率。
<二> 实验原理
1、体电阻率测量：
当１、２、３、４四根金属探针排成一直线时，并以一定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
• 为克服测试时探针与样品接触时产生的接触
电势和整流效应的影响。本仪器设立有“粗调”、“细调”调零电路能产生一个恒定的电势来补偿附加电势的影响。 • 仪器自较电路中备有精度为0.02％、阻值为 19.96的标准电阻,作为自校电路的基础，通过自校电路可以方便地对数字电压表精度和恒流源进行校准。
在半导体材料断面测量时：直径范围
Φ15~100mm，其高度为400mm，如果要对大
于400mm长单晶的断面测量，可以将座体的
V型槽有机玻璃板取下，座体设有一个腰形
孔，用户可以根据需要增设支衬垫块使晶体
长度向台下延伸，以满足测量长单晶需求，
测试架有专门的屏蔽导线插头与电气箱联结。
<四> 实验步骤
1、测试准备：电源开关置于断开位置，工作选择置于“短路”，电流开关处于弹出切断位置。将测试样品放在样品架上，调节高度手轮，使探针能与其表面保持良好接触。
• 温度影响电阻率,从面影响电阻 • p=p1(1+aT),p1为该材料0摄氏度时的电阻率, a叫电阻的温度系数,不同材料的电阻温度系数不同 • 由R=p*l/s p=p1(1+aT),得 • R=R1(1+aT) 同理,R1为0摄氏度时的电阻 • R=p*l/s(p—电阻率查表求；l—电阻长度；s—与电流垂直的电阻截面面

四探针方法测电阻率(原理公式推导)

若电流取I = C 时，则ρ＝V，可由数字电压表直接读出。
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温度影响电阻率,从面影响电阻 p=p1(1+aT),p1为该材料0摄氏度时的电阻率, a叫电阻
的温度系数,不同材料的电阻温度系数不同由R=p*l/s p=p1(1+aT),得 R=R1(1+aT) 同理,R1为0摄氏度时的电阻 R=p*l/s(p—电阻率查表求；l—电阻长度；s—与电流
4、将工作选择档置于“自校”，使电流显示出“１９９＊”，各量程数值误差为４字。
5、将工作选择档置于“调节”，电流调节在I＝6.28=C，C为探针几何修正系数。
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1.显示板 2、单位显示灯 3、电流量程开关 4、工作选择开关（短路、测量、调节、自校选择）5、电压量程开关6、输入插座7、调零细调8、调零粗调9、电流调节10、电源开关11、电流选择开关 12、极性开关
<三> 仪器结构特征
数字式四探针测试仪主体部分由高灵敏度直流数字电压表、恒流源、电源、DC-DC电源变换器组成。为了扩大仪器功能及方便使用，还设立了单位、小数点自动显示电路、电流调节、自校电路和调零电路。
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仪器电源经过DC-DC变换器，由恒流源电路产生一个高稳定恒定直流电流，其量程为10μA、100μA、1mA、10mA、 100mA，数值连续可调，输送到１、４探针上，在样品上产生一个电位差，此直流电压信号由２、３探针输送到电气箱内。具有高灵敏度、高输入阻抗的直流放大器中将直流信号放大（放大量程有0.2mV、2mV、20mV 、200mV、 2V），再经过双积分A/D变换将模拟量变换为数字量，经由计数器、单位、小数点自动转换电路显示出测量结果。
当圆形硅片的厚度满足W/S＜0.5时，电阻率为：