源表應用之四探針法測量半導體電阻率

簡述

電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量，某種材料制成的長為1米，橫截面積為1平方米的導體的電阻，在數值上等于這種材料的電阻率。它反映物質對電流阻礙作用的屬性，它與物質的種類有關，還受溫度、濕度等因素的影響。在實際中我們可能需要測試一些薄而平的材料的電阻率或是涂層的電阻率，這時我們需要使用四探針測試的方法來測試。四探針測試法簡單的來講是將四個探針等距放置樣品上，外側兩個探針提供電流，內部兩個探針測試電壓，然后通過測得的數據算出電阻率。

測試方法

測試電路如圖5所示，

圖5 四探針測試電阻率連接示意圖

注意：在2線模式下搭建和拆除電路，禁止在4線模式下插拔。

電路搭建完成后，我們點擊設置——輸出設置，將源表調為4線前面板輸出模式，然后點擊測量，將源表設置為電流源模式，設置源限值，點擊“OUTPUT”。得到測試值后通過計算公式計算電阻率。電阻率的計算公式為：

是2、3間測得的電壓；

是1、4間提供的電流；

是樣品厚度；

是樣品直徑與探針間距（s）之比和樣品厚度與探針間距（s）之比決定的修正系數。如圖6所示

圖6 修正系數K值

取值K=K1K2，上面修正系數值可以通過查詢四探針使用手冊獲得。

武漢普賽斯儀表自主研發的高精度源表（SMU），可以在輸出電流時測試電壓，也可以在輸出電壓時測試電流。輸出電流范圍從皮安級到安培級可控，測量電壓分辨率高達微伏級。支持四線開爾文模式，適用于四探針測試，可以簡化測試連接，得到準確的測試結果。

上位機軟件指導電阻率測試步驟，測試方法清晰明確，即使不熟練的工程師也能迅速掌握測試方法。內置電阻率計算公式，測試結束后直接從電腦端讀取計算結果，方便靈活的做后續處理分析系統主要由源測量單元、探針臺和上位機軟件組成。四探針可以通過前面板香蕉頭或者后面板三同軸接口連接到源表上。