ST-2258A型多功能数字式四探针测试仪技术说明书

二、技术参数
1. 测量范围、分辨率
电 阻：
1.0×10-3 ～ 200.0×103 Ω, 分辨率 0.1×10-3 ～ 0.1×103 Ω
电 阻 率：
10.0×10-3 ～ 20.0×103 Ω-cm 分辨率 0.1×10-3 ～ 0.1×103 Ω-cm
方块电阻：
10.0×10-3 ～ 20.0×103 Ω/□ 分辨率 1.0×10-3 ～ 0.1×103 Ω/□
( )1 电阻测量:
F=1.000。
(2)
棒 样品 无穷 边界条 状、块状 电阻率测量，符合半 大的
件:
F=C ,或近似的（当忽略探针几何修正系数时，下同）,F≈0.628
( )3 薄片电阻率测量:
当 厚 > 薄片 度 0.5mm 时，F=C,按公式（3-3）计算ρ;或近似的查表计算
F= G d 只读 0.628× （W/S）×D（ /S）, 结果。
数字表上 出的数值
的方块电阻值。
3. 键盘输入与窗口显示规则说明（请参见图 3 ST2258A 面板示意图）
(1) 键盘输入与显示规则
序号 键名
功能描述
对应显示
备注
1
“模式”
仪器“设定”和“测量”模 “设定”或“测量”指示灯 仪器只有在“设定”模式
式切换键。两者轮流选中
亮,指示仪器当前模式。
才接受各类参数设定，只有
ST-2258A 型数字式多功能四探针测试仪是运用四探针测量原理的多用途综合测量装置，它可以 测量片状、块状半导体材料的径向和轴向电阻率，测量扩散层的薄层电阻（亦称方块电阻）。换上特 制的四端子测试夹具，还可以对电阻器体电阻、金属导体的低、中值电阻以及开关类接触电阻进行 测量。
本测试仪特赠设测试结果分类功能，最大分类 10 类 仪器由主机、测试探头（可选配测试台）等部分组成。主机主要由数控恒流源、高分辨率 ADC、 键盘输入、显示驱动及嵌入式单片机系统组成。 仪器所有参数设定、功能转换全部采用数字化键盘输入；具有零位、满度自校功能；自动转换 量程，其电压电流组合规则符合国家标准中关于半导体材料测试电压电流选择推荐要求；测试探头 采用宝石导向轴套和高耐磨碳化钨探针制成，故定位准确、游移率小、寿命长；测试结果由数字表 头直接显示。仪器具有测量精度高、灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、结构紧凑、测量简便等 特点。 仪器适用于半导体材料厂、半导体器件厂、科研单位、高等院校对半导体材料、电阻器、开关 器件的电阻（率）性能的测试。特别适用于要求快速测量中低电阻（率）及要求结果分选的场合。
后三项需 同 修正 阻率、薄片电阻率、扩散层的方块电阻，（
调整不 的 系数）。
1. 操作概述
(1) 备 测试准 ：
断 将 插 插 插座 将 插 与 插座连 电源开关置于 开位置， 电源 头 入电源 。 测试探头的 头 主机的输入
接
起来，半导体类测试样品应进行喷砂和清洁处理，将样品放在测试台上， 电阻测量，用四端子测量
灯亮 通过 需 修正 默认修正 F= 即 ， 键盘输入 要的 系数。仪器
系数 1.000, 电阻测量方式，故测量电阻可
切 到“ ”模 而 需 修正 需 各 界 需 直接 换 测量 式 不 设定 系数。 要分选功能的输入 分选 限值，不 分选功能，
各 界 影响 无意思 不输入 分选 限值不 测试，显示分选结果
。
( )3 测量：
设定完毕，切换仪器到“测量”模式。窗口左侧“测量”模式灯亮，将探针与样品良好接触，
注意 注意良 在内侧 窗 读 压力要适中；电阻测量,
好接触，电压测试端
；由数字显示 直接 出测量值和分
选结果。
！ 面板键盘详细操作规则请见“键盘输入与窗口显示规则说明”。
5
2.修正系数 F 计算注意事项：
ρ= C I （Ω-cm）
系数，由探针的间距 定。
当试样电阻率分布均匀，试样尺寸满足半无穷大条件时
图 法 图 1 四探针 测量原理
（3-1）
2π
C=
1
1
1
S1 + S2 － S1+S2 －
1 S2+S3
（cm） （3-2）
Hale Waihona Puke 2为 与 与 与 之 离 造 式中：S1、S2、S3 分别 探针 1 2，2 3，3 4 间的距 ，探头系数由制 厂对探针间
S
ρ= W 1
d
ρ0 S 2Ln2 D（ S ）
（3-4）
Ln 为 然 样品厚 式中 2 2 的自 对数。W：
度（cm）；S：探针间距（cm）
** 当忽略探针几何修正系数时，即认为 C=2πS 时
ρ= = ( ) πVW ILn2
d D（ S ） 4.53
VW I
D
d S
Ln 为 然 样品厚 式中 I2 2 的自 对数。W：
10 类参数。十者轮流选中
第 1、2…9 分选界限值
4
“0”、“1”、 设定参数时，对应有效数字 窗口共显示四位有效数字，闪 参数设定开始提示位为左
“2”…… 0、1、2…9 输入键。 “8”“9”
烁提示当前等待输入位，数字 输入后,闪烁提示自动移至低 一位,
第一位（最高位）,以后第 一至第四位（最低位）循环 提示．
大于探针间距，符合半 大的
件，电阻率值可以直接
— 由（3 1）式求出。
b（ ）薄片电阻率测量
薄片样品因为其厚度与探针间距相近，不符合半无穷大边界条件，测量时要附加样品的厚度、
形 修正 下面公 得 状和测量位置的 系数。其电阻率值可由
式 出：
V
W
d
ρ=C I G（ S ）D（ S ）
W
d
=ρ0 G（ S ）D（ S ）
⑵显示: 4 位有效数字，最大显示 999.9 小数点、单位自动显示
6. 数控恒流源
电流输出：直流电流 2µA～100mA 可调，系统自动步进调整。
7. 四探针测试探头：
⑴探 针 间 距： 1mm
⑵探针机械游移率： ±1.0%
⑶探
针： 碳化钨，Φ0.5mm
⑷压
力： 0～2kg 可调,最大压力约 2kg
5
“.”
设定参数时小数点输入键。
输入时当前已输入位小数点
当前已输入位是第四位
亮．
（最低位）时，小数点换至
左第一位，同时单位向高升
一档。
6
“取消”
当前已输入位取消，当前等
闪烁提示向高（左）退一位,
7
“确认”
待输入位向高（左）退一位， 当前参数设定完毕（分类号、
参数设定完毕不按该键，
有效数字、小数点、单位），按
F 具有特别 。
， 可 1.000
在 如 修正 计算 远 为了 读取更 半导体类电阻率或方阻测试中， 果 系数 值 小于 1， 显示
多有效数字，数
据 学记 法 即 取 指 取 输入可采用准科 数 ， 有效数字 0.100≤F≤1.000， 数（单位） 值 10-3～100 。
Ω-cm/□
7
Ω-cm/□ ～ 200.0 m
210.0 000.0
mΩ-cm/□
1
3. 可测半导体材料尺寸
直
径： 测试台直接测试方式 Φ15～130mm，其他方式不限.
长（或高）度： 测试台直接测试方式 H≤160mm, 其他方式不限.
4. 测量方位
轴向、径向均可
5. 数字电压表：
⑴量程：10mV ～ 100 mV，自动
2. 量程划分及误差等级
序号 量程
有效测量范围/F 单位
误差
备注
1
Ω-cm/□ ～020.0 200.0 k
210.0
kΩ-cm/□
±0.5%FSB ±1LSB
超量程:R＞250.0 kΩ或 ρ＞200.0 kΩ-cm 或
2
Ω-cm/□ 20.00 k
～ 21.00 02.00
kΩ-cm/□
（在各量程 欠量程: R＜20.0 mΩ
8. 电源：
功 耗：< 3W
输入:220V±10% 50Hz
9. 本仪器工作条件为：
温 度： 23℃±2℃
相对湿度： ≥60%
工作室内应无强电磁场干扰，不与高频设备共用电源。
10. 外形尺寸：
宽 7 主机 180mm（长）×200 mm（ ）× 0mm（高）
三、工作原理
1. 测试原理：直流四探针法测试原理简介如下：
注意：敬请用户在操作使用 ST-2258A 型数字式多功 能四探针测试仪之前，必须详细阅读技术使用 说明书！并妥善保存。
ST-2258A 型 数字式多功能四探针测试仪
技术使用说明书
苏州晶格电子有限公司
欢迎使用 ST-2258A 型数字式多功能四探针测试仪！ 由衷地感谢您加入本公司的用户队伍！
一、概述
[1]体电阻率测量：
如右 图 1 法 图 四探针 测量原理 当 根 排 一 线时 并 一 1、2、3、4 四 金属探针 成 直 ， 以 定 在 时 在 两根 通过 I 压力压 半导体材料上 ， 1、4 探针间 电流 ， 在 产生 差 则 2、3 探针间 电位 V。
V
为 修正 决 材料电阻率
式中 C 探针
线作输入线，按图
5
持 样品 节 内 使之达到 条 将 所示夹 好 ，调 室 温度
要求的测试 件。 电源开关置于开
启 窗亮 位置，数字显示 。
四探针测试仪 恒流源
数字电压表
黑 V黑
I
样品 Rx
图 计 意图 5 四探 测试仪电阻测量示
( )2 参数设定：
仪器开机默认状态为“设定” 模式，参照图 3 ST2258A 面板示意图，窗口左侧“设定”模式
2 所示。
3
电源
恒流源
测试产品
A/D 转换
电流自动调整
框图 图 2 ST2258A 原理方
四、结构特征
为 气 在 在 面板 如图 主机 仪器主要电 部分所 ， 其 结构 3 所示。
数据处理
显示
修正系数调整
分类参数设定
图 3 ST2258A 面板示意图 主机后盖板设有交流 220V 电源插座和保险丝座。如图 4 所示。
在“测量”模式才测量参数。
2
“单位”
当前设定参数单位选择键三 “mΩ-cm/□”、“Ω-cm/□”、 修正系数设定时，单位指
者轮流选中
“kΩ-cm/□”三者之一亮，指 示为 10-3、100、或 103 。
示当前选中单位。
3
向前、向后选择设定参数类
显示窗口最左位显示当前设 “F”:修正系数
别：修正系数和分选界限值共 定参数类别号，含义见右备注。 “1”、“2”…“9”：
距进行测定后确定，并提供给用户。每个探头都有自己的系数 C。
当 = = = 时 ≈ 为 S1 S2 S3 1mm ，C 0.628±0.005，单位 cm。
*若取 I= 时 ρ= 读 电流值 C ，则 V，可由数字电压表直接 出。
a 棒 样品 （ ）块状或 状 体电阻率测量：
棒 样品外形尺寸远 无穷 边界条 由于块状或 状
范围内）
ρ＜1.0 mΩ-cm
3
Ω-cm/□ 2.000 k
～ 2.100 0.200
kΩ-cm/□
可测量，但误差将随超欠程度而变大
4
Ω-cm/□ ～ 200.0
210.0 020.0
Ω-cm/□
5
Ω-cm/□ ～ 20.00
21.00 02.00
Ω-cm/□
6
Ω-cm/□ ～ 2.000
2.100 0.200
图 4 后板 意图 ST2258A 示
经过 密加 为 使 误差 为减少 且 提 探头 精 工，探针 耐磨材料碳化钨所制成，， 测量 大
， 可以 高寿命。
内 弹簧 架内 粗 细 锁 探头 有 压力装置，测试 还有高度 调、 调及压力自 装置。
4
五、使用方法
计 够 普通 修正 ST2258A 型数字式多功能四探 测试仪能 测量 电阻器的电阻（ 系数 1.000）半导体电
当 厚 薄片 度<0.5mm 时，F=C,按公式（3-4）计算ρ;或近似的查表计算
F= (d ) 只读 样品厚 0.453×W×D /S , 结果。式中 W：
度（mm）
( )4 方块电阻测量:
F= 此时从 读 再乘 即为实际 0.453，
数字表上 出的数值 上 10
的方块电阻值。或
F= 此时从 读 即为实际 04.53，
度（cm）；
（3-5）
[2] 扩散层的方块电阻测量
当半导体薄层尺寸满足于半无穷大平面条件时：
R = ( )= π V
V
0
Ln2 I 4.53
I
（3-6）
若取 I= I I 为该 R 读 乘 后得到 0.453 0， 0 电流量程满度值，则 0值可由数字表上 出的数 上 10
。
2. 电气原理
框图如图 ST2258A 型数字式多功能四探针测试仪原理方
仪器不保存设定值。退出该
该键保存设定值。
设定后，该项数据丢失。
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（2）数据输入规则说明及示例
修正 (a) 系数 F
修正 取 一般应当为 ＜ 如 需 义 修正含义 也 令 系数 值
：0.000 F≤1.000， 果 自定
＜ 但 ＞ 内 计算将溢 错误 F≤1.500, F 1.500， 部
出，显示结果可能
ρ 为 式中：
0 : 块状体电阻率测量值
（3-3）
G（
W S
）:为样品厚度修正函数，可由附录 1A 或附录 1B 查得。
* 样品厚 μ 表中 W：
度（ m）；S：探针间距（mm）
D（ d ）:为样品形状与测量位置的修正函数，可由附录 2 查得。 S
* 当圆形硅片的厚度满足 W 条 时 为 <0.5 件 ,电阻率 ：