RTS-9双电测四探针测试仪测量原理
双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式(见图1)。
将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行I14V23和I13V24组合测量,测量过程如下:
1. 进行I14V23组合测量:
电流I从1针→4针,从2、3针测得电压V23+;
电流换向,I从4针→1针,从2、3针测得电压V23-;
计算正反向测量平均值:V23=(V23+ +V23- )/2;
2. 进行I13V24组合测量:
电流I从1针→3针,从2、4针测得电压 V24+;
电流换向,I从3针→1针,从2、4针测得电压 V24-;
计算正反向测量平均值:V24=(V24+ +V24- )/2;
3. 计算(V23/V24)值;
(以上V23、V24均以 mV 为单位);
4. 按以下两公式计算几何修正因子K:
若 1.18<(V23 /V24)≤1.38 时;
K=-14.696+25.173(V23/V24)-7.872(V23/V24)2 ; …(1)
若 1.10≤(V23/V24)≤1.18 时;
K=-15.85+26.15(V23/V24)-7.872(V23/V24)2 ; …(2)
5. 计算方块电阻 R□ :
R□ =K·(V23/I) (单位:Ω/□) ; …(3)
其中:I为测试电流,单位:mA;
V23为从2、3针测得电压V23+和V23-的平均值,单位:mV;
6. 若已知样品厚度W,可按下式计算样品体电阻率ρ:
ρ=R□·W·F(W/S)/10 (单位:Ω.cm); …(4)
其中:R□为方块电阻值,单位:Ω/□;
W为样片厚度,单位:mm(W ≤3mm);
S为探针平均间距,单位:mm;
F(W/S) 为厚度修正系数;
7. 计算百分变化率(以测试样品电阻率ρ为例):
ρM -ρm
大百分变化(%)=─────×100% …(5)
ρm
│ρa -ρc │
平均百分变化(%)=─────────×100% …(6)
ρc
2(ρM -ρm )
径向不均匀度E(%)=──────────×100% …(7)
ρM +ρm
以上式中:ρM 、ρm 分别为测量的电阻率大值与小值,单位:Ω.cm;
ρc 为第1、2 点(即圆片中心测量点)测量平均值,单位:Ω.cm;
ρa 为除第1、2 点外其余各点的测量平均值,单位:Ω.cm;
(若测量样品的方块电阻值,则将(5)、(6)、(7)式中的ρM 、ρm 、ρa 、ρc 分别改成RM 、Rm 、Ra 、和Rc 。其公式意义与ρM 、ρm 、ρa 、ρc 相似)。