2四探针法测量材料电阻率和电导率.docVIP

电学实验一：四探针电阻率 [实验目的]：1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理； 2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法； 3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。 [实验原理]： 单晶硅体电阻率的测量测试原理：直流四探针法测试原理简介如下： 1 2 3 4 图1? 四探针测量原理图 当1、2、3、4根金属探针排成直线时，并以一定的压力压在半导体材料上，在1、4两处探针间通过电流I，则2、3探针间产生电位差V。 ???????? 材料的电阻率???????????????? ??? （1） 式中C为探针系数，由探针几何位置、样品厚度和尺寸决定，通常表示为 （2） 式中：、、和分别为厚度修正系数、线度修正系数、探针间距修正系数和温度修正系数，W：片厚，D：片径，S：探针间距，(：测点与片心距离。???????????? [实验装置]：?? 使用?D41-11D/ZM型微控四探针测试仪 1、电气部分：测量时通过DC-DC变换器将直流电转换成高频电流，由恒流源电路产生的高稳定恒定直流电流其量程为0.01mA、0.1mA、1mA、10 mA、100 mA；数值连续可调，输送到1、4探针上，在样品上产生电位差，此直流电压信号由2、3探针输送到电气箱内。再由高灵敏，高输入阻抗的直流放大器中将直流信号放大（放大量程有0.763、7.63、76.3）。放大倍数可自动也可人工选择，放大结果通过A/D转换送入计算机显示出来。D41-11D/ZM型微控四探针测试仪框图如下所示。 ?????????????? 图2?四探针测试仪电气部分原理方框 ?2。测试架 测试架由探头及压力传动机构、样品台构成，见图3所示，探头采用精密加工，内有弹簧加力装置，测试需要对基片厚度进行测量，以便对探头升降高度进行限制。 图3 测试架结构图 [实验内容]： 一、测试准备：将220V电源插入电源插座，开机后等十分钟在进行测量。 利用标样学习测试参数确定：进入系统，打开主界面。 选择参数：测试项目（电阻率ρ）；测试档（自动测量）；测量方式（经典法）；校准（自动校准）；样品类型（N）； 输入参数：片厚（633.8μm）；温度（利用温度计测量环境温度 ℃）；产品型号（1）；工位（1）；批号（1）；工序（1）； 点击测试测量，记录测试结果。 注意:显示的测试结果要乘以温度系数，得到最后结果。 与标准样品参数比较 按照已知条件标准样品在环境温度23℃时，电阻率为：0.924Ω*cm（中心点），与测量结果对比，说明产生差别的原因。 二、 样品测量：将待测样品放在探针下部，按上面选择测量参量，输入被测样品的厚度、类型及环境温度，点击测试测量键，开始测量，记录测试结果。 注：测量过程中不要移动探针和样品。 点击探针上升键，移动样品更换不同位置，点击探针下降键，重复测量3次，将三次测量得的电阻率值取平均，即为样品的平均电阻率值。 将结果记录在表格。 电阻率样品 （Ω*cm） （Ω*cm） （Ω*cm） Sample1 Sample 2 Sample 3 指导教师签字： ?三、实验报告 实验报告统一使用深圳大学学生实验报告格式，手写完成（不得使用铅笔或红笔）。要求实验报告完整、书写规范，计算出测试试样的电阻率及电导率应注意有效数字和单位，原始数据要有指导教师签名，并粘贴在实验报告中相应位置。具体内容如下： 实验目的和要求 实验步骤 实验数据分析处理 实验结论 工控机 测试台 A/D转换器 运放版 恒流源 继电器换针、换电流方向 探头 电源