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四探針電阻測(cè)試儀其結(jié)構(gòu)分別如下

點(diǎn)擊次數(shù):93 發(fā)布時(shí)間:2025-10-20
  四探針電阻測(cè)試儀是一種用于測(cè)量物質(zhì)電阻率、電阻及方塊電阻的專(zhuān)業(yè)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料、薄層材料檢測(cè)以及化工、建材等行業(yè)。它基于四探針接觸法設(shè)計(jì),通過(guò)外側(cè)兩探針施加穩(wěn)定電流,內(nèi)側(cè)兩探針測(cè)量電勢(shì)差,實(shí)現(xiàn)電流-電壓分離測(cè)量,有效消除接觸電阻和引線電阻的干擾,確保測(cè)量結(jié)果的高精度。
  該儀器適配多種樣品形態(tài),包括塊狀、棒狀及薄膜材料,測(cè)量范圍覆蓋電阻率10??~10?Ω·cm,標(biāo)準(zhǔn)不確定度≤2%。其硬件配置先進(jìn),采用液晶顯示屏與自動(dòng)溫度補(bǔ)償系統(tǒng),二代機(jī)型配備自動(dòng)傳感測(cè)試架,減少探針與樣品接觸損傷。內(nèi)置計(jì)算機(jī)可自動(dòng)調(diào)整系數(shù),通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與導(dǎo)出,提升操作便捷性。
  四探針電阻測(cè)試儀的主要結(jié)構(gòu):
  1、四探針測(cè)試頭(Four-Point Probe Head)
  這是儀器最核心的傳感部件,直接與樣品接觸。
  四個(gè)探針(Probes):
  通常為等間距、直線排列的金屬針(常用鎢鋼、銥或鉑合金制成,硬度高、耐磨損)。
  探針尖d非常尖銳(微米級(jí)),以減小接觸面積,但需避免劃傷樣品。
  外側(cè)兩根探針:用于通入測(cè)量電流(I)。
  內(nèi)側(cè)兩根探針:用于測(cè)量電壓降(V)。
  探針支架/探頭座:
  精密固定四個(gè)探針,確保其間距(s)恒定且精確(常見(jiàn)間距為1mm)。
  通常采用絕緣材料(如陶瓷、特種塑料)制造,防止漏電。
  探針驅(qū)動(dòng)/加載機(jī)構(gòu):
  可通過(guò)手動(dòng)旋鈕、杠桿或電動(dòng)馬達(dá)控制探針的垂直升降。
  配備恒力彈簧或壓力傳感器,確保探針以恒定、可控的壓力接觸樣品表面,避免壓力過(guò)大損傷樣品或過(guò)小導(dǎo)致接觸不良。
  2、樣品臺(tái)(Sample Stage)
  平臺(tái):平坦、堅(jiān)固的基座,用于放置待測(cè)樣品。材質(zhì)通常為絕緣或?qū)щ娦钥煽氐牟牧稀?/div>
  定位裝置:
  可能配備X-Y軸平移平臺(tái)(手動(dòng)或電動(dòng)),方便在樣品不同位置進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量。
  部分高級(jí)型號(hào)帶有顯微鏡或攝像頭,用于精確定位測(cè)量區(qū)域。
  接地/屏蔽:良好的接地設(shè)計(jì),減少電磁干擾。
  3、電氣測(cè)量單元(Electrical Measurement Unit)
  這是儀器的“大腦”和“心臟”,負(fù)責(zé)產(chǎn)生電流、測(cè)量電壓并計(jì)算結(jié)果。
  恒流源(Constant Current Source):
  向外側(cè)兩個(gè)探針提供一個(gè)高度穩(wěn)定、可調(diào)的直流電流(I),范圍通常從微安(μA)到毫安(mA)。
  電流的穩(wěn)定性直接影響測(cè)量精度。
  高輸入阻抗電壓表(High-Impedance Voltmeter):
  測(cè)量?jī)?nèi)側(cè)兩個(gè)探針間的電壓差(V)。
  輸入阻抗高(>10¹²Ω),確保流過(guò)電壓測(cè)量回路的電流極小,幾乎不產(chǎn)生額外壓降,保證電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性。
  歐姆表/電阻率計(jì)算模塊:
  內(nèi)置處理器,根據(jù)測(cè)得的電流(I)和電壓(V),利用預(yù)設(shè)的幾何修正公式自動(dòng)計(jì)算出:
  電阻率ρ(單位:Ω·cm)
  方塊電阻Rs(單位:Ω/□或ohms per square)
  計(jì)算公式(理想無(wú)限大薄樣品):Rs=(π/ln2)*(V/I)≈4.532*(V/I)
  4、控制與顯示系統(tǒng)(Control and Display System)
  控制面板/觸摸屏:
  用于設(shè)置測(cè)量參數(shù),如測(cè)試電流大小、測(cè)量模式(電阻率/方阻)、測(cè)量時(shí)間、探針間距等。
  數(shù)字顯示屏:
  實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果(V,I,R,Rs,ρ)、單位、狀態(tài)信息(如“測(cè)量中”、“完成”)。
  功能按鍵:?jiǎn)?dòng)/停止測(cè)量、切換模式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。
  5、電源系統(tǒng)(Power Supply)
  為恒流源、電壓表、控制系統(tǒng)和可能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供穩(wěn)定的工作電壓。
  可能是內(nèi)置電池(便攜式)或外接交流電源適配器。
  6、連接線纜(Cables)
  探針線纜:多芯屏蔽電纜,將四個(gè)探針?lè)謩e連接到電氣測(cè)量單元的對(duì)應(yīng)通道,確保信號(hào)傳輸穩(wěn)定,減少干擾。
  電源線:連接外部電源。
  7、(可選)輔助功能組件
  計(jì)算機(jī)接口(USB,RS232,Ethernet):用于數(shù)據(jù)導(dǎo)出、遠(yuǎn)程控制或集成到自動(dòng)化系統(tǒng)。
  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能:可存儲(chǔ)多組測(cè)量數(shù)據(jù)。
  溫度控制臺(tái):用于研究材料電阻率隨溫度的變化。
  自動(dòng)探針臺(tái):在半導(dǎo)體晶圓測(cè)量中,可自動(dòng)定位和測(cè)量多個(gè)點(diǎn)。

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