一、概述

　　BD-86A型半導(dǎo)體電阻率測(cè)試儀是根據(jù)四探針測(cè)試原理研制成功的新型半導(dǎo)體電阻率測(cè)試器，適合半導(dǎo)體器件廠、材料廠用于測(cè)量半導(dǎo)體材料（片狀、棒狀）的體電阻率、方塊電阻（薄層電阻），也可以用作測(cè)量金屬薄層電阻、導(dǎo)電薄層電阻，具有測(cè)量精度高、范圍廣、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。

　　儀器分為電氣箱和測(cè)試架兩大部分，電氣箱由高靈敏度直流數(shù)字電壓表，高穩(wěn)定、高精度的恒流源和高性能的電源變換裝置組成，測(cè)量結(jié)果由LED數(shù)字顯示，零位穩(wěn)定，輸入阻抗。在片狀材料測(cè)試時(shí)，具有系數(shù)修正功能，使用方便。測(cè)試架分為固定式和手持式兩種，探頭的探針具有寶石導(dǎo)向，測(cè)量精度高、游移率小、耐磨和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而且探針壓力可調(diào)，特別適合薄片材料的測(cè)量。

　　二、主要技術(shù)指標(biāo)

　　1.測(cè)量范圍：

　　電阻率：10-3--103Ω㎝（可擴(kuò)展到105Ω㎝），分別率10-4Ω㎝。

　　方塊電阻：10-2--104Ω/□（可擴(kuò)展到106Ω/□），分辨率10-3Ω/□。

　　薄層金屬電阻：10-4--105Ω，分辨率10-4Ω。

　　2.數(shù)字電壓表：

　　電壓表量程為3檔，分別是20mV檔（分辨率10μV)；200mV檔(分辨率100μV)；2V檔（分辨率1mV)。電壓表測(cè)量誤差±0.3%讀數(shù)±1字，輸入阻抗大于109Ω。

　　3.恒流源：

　　恒流源由交流供電，輸出直流電流0---100mA連續(xù)可調(diào)。恒流源量程為5檔，分別是10μA、100μA、1mA、10mA、100mA；分辨率對(duì)應(yīng)是10nA、0.1μA、1μA、10μA、0.1mA。電流誤差±0.3%讀數(shù)±2字。

　　4.測(cè)試架：（可選件）

　　測(cè)試架分為固定和手持兩種，可測(cè)半導(dǎo)體材料尺寸為直徑Φ15--Φ600㎜。測(cè)試探頭探針間距S=1㎜，探針機(jī)械游移率±0.3%，探針壓力可調(diào)。

　　5.顯示：3?位LED數(shù)字顯示0-1999，能自動(dòng)顯示單位、小數(shù)點(diǎn)、極性、過(guò)載。

　　6.電性能：電性能模擬考核誤差﹤±0.3%，符合ASTM規(guī)定指標(biāo)。

　　7.電源：220V±10%，50Hz或60Hz,功耗﹤30W。

　　8.電氣箱外形尺寸：440×320×120㎜。

　　三、工作原理

　　直流四探針?lè)y(cè)試原理簡(jiǎn)介如下：

　?。?）體電阻率測(cè)量：

　　如圖：當(dāng)1、2、3、4根金屬探針排成一直線時(shí)，并以一定壓力壓在半導(dǎo)體試樣上，在1、4兩處探針間通過(guò)電流I，則2、3探針間產(chǎn)生電壓差V。

　　材料的電阻率ρ=（V/I）×C （Ω㎝） 3-1

　　式3-1中：C為探針系數(shù)，由探針幾何位置決定，當(dāng)試樣電阻率分布均勻，試樣尺寸滿足半無(wú)限大條件時(shí)，

　　C=2π÷{1/S1+1/S3-1/(S1+S2)-1/(S2+S3）}=2πFSP 3-2

　　式3-2中：S1、S2、S3分別為探針1與2、2與3、3與4之間的距離。當(dāng)S1=S2=S3=1mm時(shí)，則FSP=1，C=2π。若電流取I=C時(shí)，

　　電阻率ρ=V,可由數(shù)字電壓表直接讀出。

　?、?、塊狀和棒狀晶體電阻率測(cè)量：由于塊狀和棒狀樣品外形尺寸與探針間距比較，合乎半無(wú)限大的邊界條件，電阻率值可以直接由公式3-1、3-2式求出。

　?、凇⒈∑娮杪蕼y(cè)量：由于薄片樣品厚度和探針的間距相比，不能忽略。測(cè)量時(shí)要提供樣品的厚度、形狀和測(cè)量位置的修正系數(shù)。

　　電阻率值可由下面公式得出：

　　ρ=V/I×2πS×FSP×G(W/S)×D(d/s)= ρ0×G(W/S)×D(d/s) 3-3

　　式中：ρ0 為塊形體電阻率，W為試片厚度，S為探針間距，G（W/S）為樣品厚度修正函數(shù)，D(d/s)為樣品形狀和測(cè)量位置修正函數(shù)。

　?、邸⒎綁K電阻、薄層電阻測(cè)量：當(dāng)半導(dǎo)體薄層尺寸滿足半無(wú)限大平面條件時(shí)：

　　R□=π/ln2×(V/I)=4.532(V/I) 3-4

　　若取I1=4.532I,則R□值可由電壓表直接讀出。

　　注意：以上的測(cè)量都在標(biāo)準(zhǔn)溫度(230 C)下進(jìn)行，若在其他溫度環(huán)境中測(cè)量，應(yīng)乘以該材料的溫度修正系數(shù)FT。

　　FT=1-CT（T230） 3-5

　　式中：CT為材料的溫度系數(shù)。（請(qǐng)根據(jù)不同材料自行查找）

　?。?）金屬電阻測(cè)試：本儀器也可用作金屬電阻的測(cè)量，采用四端子電流-電壓降法，能方便的測(cè)量金屬電阻R,測(cè)量范圍從100μΩ---200K

　　四、 半導(dǎo)體電阻率測(cè)試儀

儀器結(jié)構(gòu)

　　本儀器為臺(tái)式結(jié)構(gòu)，分為電氣箱和測(cè)試架兩大部分。

　　【1】電氣箱為儀器主要電器部分，電氣箱前面板如圖4-1所示：