RTS-9雙電測四探針測試儀測量原理
雙電測組合四探針法采用了以下二種組合的測量模式(見圖1)。
將直線四探針垂直壓在被測樣品表面上分別進行I14V23和I13V24組合測量,測量過程如下:
1. 進行I14V23組合測量:
電流I從1針→4針,從2、3針測得電壓V23+;
電流換向,I從4針→1針,從2、3針測得電壓V23-;
計算正反向測量平均值:V23=(V23+ +V23- )/2;
2. 進行I13V24組合測量:
電流I從1針→3針,從2、4針測得電壓 V24+;
電流換向,I從3針→1針,從2、4針測得電壓 V24-;
計算正反向測量平均值:V24=(V24+ +V24- )/2;
3. 計算(V23/V24)值;
(以上V23、V24均以 mV 為單位);
4. 按以下兩公式計算幾何修正因子K:
若 1.18<(V23 /V24)≤1.38 時;
K=-14.696+25.173(V23/V24)-7.872(V23/V24)2 ; …(1)
若 1.10≤(V23/V24)≤1.18 時;
K=-15.85+26.15(V23/V24)-7.872(V23/V24)2 ; …(2)
5. 計算方塊電阻 R□ :
R□ =K·(V23/I) (單位:Ω/□) ; …(3)
其中:I為測試電流,單位:mA;
V23為從2、3針測得電壓V23+和V23-的平均值,單位:mV;
6. 若已知樣品厚度W,可按下式計算樣品體電阻率ρ:
ρ=R□·W·F(W/S)/10 (單位:Ω.cm); …(4)
其中:R□為方塊電阻值,單位:Ω/□;
W為樣片厚度,單位:mm(W ≤3mm);
S為探針平均間距,單位:mm;
F(W/S) 為厚度修正系數;
7. 計算百分變化率(以測試樣品電阻率ρ為例):
ρM -ρm
大百分變化(%)=─────×100% …(5)
ρm
│ρa -ρc │
平均百分變化(%)=─────────×100% …(6)
ρc
2(ρM -ρm )
徑向不均勻度E(%)=──────────×100% …(7)
ρM +ρm
以上式中:ρM 、ρm 分別為測量的電阻率大值與小值,單位:Ω.cm;
ρc 為第1、2 點(即圓片中心測量點)測量平均值,單位:Ω.cm;
ρa 為除第1、2 點外其余各點的測量平均值,單位:Ω.cm;
(若測量樣品的方塊電阻值,則將(5)、(6)、(7)式中的ρM 、ρm 、ρa 、ρc 分別改成RM 、Rm 、Ra 、和Rc 。其公式意義與ρM 、ρm 、ρa 、ρc 相似)。