KDY1型四探针电阻率方阻测试仪说明书110110.docx
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KDY1型四探针电阻率方阻测试仪说明书110110
KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪
利用说明书
一、概述
KDY-1型四探针电阻率/方阻测试仪(以下简称电阻率测试仪)是用来测量半导体材料(主若是硅单晶、锗单晶、硅片)电阻率,和扩散层、外延层、ITO导电薄膜、导电橡胶方块电阻的测量仪器。
它要紧由电气测量部份(简称:
主机)、测试架及四探针头组成。
本仪器的特点是主机配置双数字表,在测量电阻率的同时,另一块数字表(以万分之几的精度)适时监测全程的电流转变,免去测量电流/测量电阻率的转换,更及时掌控测量电流。
主机还提供精度为%的恒流源,使测量电流高度稳固。
本机配有恒流源开关,在测量某些薄层材料时,可免去探针尖与被测材料之间接触火花的发生,更好地爱惜箔膜。
仪器配置了本公司的专利产品:
“小游移四探针头”,探针游移率在~%。
保证了仪器测量电阻率的重复性和准确度。
本机如加配HQ-710E数据处置器或KDY测量系统,测量硅片时可自动进行厚度、直径、探针间距的修正,并计算、打印出硅片电阻率、径向电阻率的最大百分转变、平均百分转变、径向电阻率不均匀度,给测量带来专门大方便。
二、测试仪结构及工作原理
测试仪主机由主机板、电源板、前面板、后背板、机箱组成。
电压表、电流表、电流调剂电位器、恒流源开关及各类选择开关均装在前面板上(见图2)。
后背板上只装有电源插座、电源开关、四探针头连接插座、数据处置器连接插座及保险管(见图3)。
机箱底座上安装了主机板及电源板,彼其间均通过接插件联接。
仪器的工作原理如图1所示:
测试仪的大体原理仍然是恒流源给探针头(一、4探针)提供稳固的测量电流I(由DVM1监测),探针头(二、3)探针测取电位差V(由DVM2测量),由下式即可计算出材料的电阻率:
厚度小于4倍探针间距的样片都可按下式计算
式中:
V——DVM2电压的读数,mV。
I——DVM1电流的读数,mA。
W——被测样片的厚度值以cm为单位。
F(W/S)——厚度修正系数,数值可查附录2。
F(S/D)——直径修正系数,数值可查附录3。
Fsp——探针间距修正系数。
Ft——温度修正系数,数值可查附录1。
由于本机中已有小数点处置环节,因此利历时无需再考虑电流、电压的单位问题。
若是用户配置了HQ-710E数据处置器只要置入厚度W、FSP、测量电流I等有关参数,一切计算、记录均由它代劳了。
若是没有数据处置器(HQ-710E),用户一样能够依据上式用一般计算器算出准确的样片电阻率。
对厚度大于4倍探针间距的样片或晶锭,电阻率可按下式计算:
ρ=2πSV/I
(2)
这是大伙儿熟悉的样品厚度和任一探针离样品边界的距离均大于4倍探针间距(近似半无穹大的边界条件),无需进行厚度、直径修正的经典公式。
现在如用间距S=1mm的探头,电流I(DVM1)选择;用S=的探头,电流I(DVM1)选择,即可从本仪器的电压表V(DVM2)上直接读出电阻率。
为了描述扩散薄层的导电性能,引入方块电阻的概念。
咱们若是在长为S,宽为T,厚度为W的薄层上测电阻:
R□=ρ/WR=ρS/TW=(ρ/W)S/T=R□S/T
假设使S=T,即在薄层的一个正方形面积上测电阻:
R=R□S/T=R□
从上式能够看出,当S=T时,R=R□,R□表示一个正方形薄层的电阻,它与正方形边长无关,这是取名方块电阻的缘由。
用KDY-1测量方块电阻时,计算公式为:
R□=ρ/W=V/IF(S/D)F(W/S)FSPFt
由于扩散层很薄,当厚度W趋近于0时,F(W/S)趋近1,查附录2.
R□=V/IF(S/D)FSPFt
由于方块电阻与正方形边长无关,当直径D趋近于无穷大时,F(S/D)趋近,查附录3.
R□=V/IF(S/D)FSPFt=V/I××FSPFt
当I=时,R□=VFSPFt
因此取I=时,从KDY-1右边的电压表(DVM2)上即可直接读出扩散薄层的方块电阻R□。
备注:
在测量方块电阻时ρ/R键要选择在R档,仅在电流mA档时电压表最后一名数溢出(其他档位能够正常读数),故读数时需要注意,如电流在mA档时电压表读数为12345,那么实际方块电阻的读数应该是123450R□。
3、利用方式
(1)主机面板、背板介绍
仪器除电源开关在背板外其它操纵部份均安装在面板上,面板的左侧集中了所有与测量电流有关的显示和操纵部份,电流表(DMV1)显示各档电流值,电流选择按钮供电流选档用,~220V电源接通后仪器自动选择在经常使用的档,现在上方的红色指示灯亮,随着选择开关的按动,指示灯在不同的档位亮起,直选到档位适合为止。
打开恒流源,上方指示灯亮,电流表显示电流值,调剂粗调旋钮使前三位数达到目标值,再调细调旋钮使后两位数达到目标值。
如此就完成了电流调剂工作,现在咱们能够把注意力集中到右边,面板的右边集中了所有电压测量有关的操纵部件,电压表(DMV2)显示各档(ρ/R手动/自动)的正向、反向电压测量值。
ρ/R键必需选对,不然测量值会相差10倍;一样手/自动档也必需选对,不然仪器拒绝工作。
后背板上要紧安装的是电缆插座,图上标得很清楚,安装时请注意插头与插座的对位标志。
因为在背后容易漏插,松动时不易被发觉,因此安装必需插全、插牢。
(2)利用仪器前将电源线、测试架联接线、主机与数据处置器的连接线(如利用途理器)联接好,并注意一下测试架上是不是已接好探针头。
电源线插头插入~220V座插后,开启背板上的电源开关,现在前面板上的数字表、发光二极管都会亮起来。
探针头压在被测单晶上,打开恒流源开关,左侧的表显示从一、4探针流入单晶的测量电流,右边的表显示电阻率(测单晶锭时)或二、3探针间的电位差。
电流大小通过旋转前面板左下方的两个电位器旋钮加以调剂,其它正、反向测量、ρ/R选择、自动/手动测量都通过前面板上可自锁的按钮开关操纵。
(3)仪器测量电流分五档:
(10μA)、(100μA)、1mA、10mA、100mA,读数方式如下:
在档显示5位数时:
10000表示电流为:
(10μA)
又如在档显示:
06282即表示电流为:
μA
在档显示5位数时:
10000表示电流为:
(100μA)
又如在档显示:
04532表示电流为:
μA
在1mA档显示5位数时:
10000表示电流为:
1mA
又如在1mA档显示:
06282表示电流为:
一样在10mA档显示:
10000表示电流为:
10mA
显示:
04532表示电流为:
100mA档显示:
10000表示电流为:
100mA
显示:
06282表示电流为:
电流档的选择采纳循环步进式的选择方式,在仪器面板上有一个电流选择按钮,每按一次进一档,仪器通电后自动设定在经常使用的档,若是你不断地按下“电流选择”按钮,电流档位按以下顺序不断地循环。
→10mA→100mA→→→→10mA→……
能够快速找到你所需要的档位。
依照国标GB/T1552-1995,不同电阻率硅试样所需要的电流值如下表所示:
电阻率,Ω.cm
电流,mA
推荐的园片测量电流值
<
≤100
100
~
<100
25
~3
≤10
3~30
≤1
30~300
≤
300~3000
≤
依照ASTMF374-84标准方式测量方块电阻所需要的电流值如下表所示:
方块电阻Ω
电流,mA
~25
10
20~250
1
200~2500
2000~25000
(4)恒流源开关是在发觉探针带电压触被测材料阻碍测量数据(或材料性能)时,再利用,即先让探针头压触在被测材料上,后开恒流源开关,幸免接触刹时打火。
为了提高工作效率,如探针带电压触单晶对材料及测量并无阻碍时,恒流源开关可一直处于开的状态。
4
(5)正、反向测量开关只有在手动状态下才能人工操作,在自动状态下由数据处置器操纵,因此在手动状态下正反向开关不起作历时,先检查手动/自动开关是不是处于手动状态。
相反在利用数据处置器测量材料电阻率时,仪器必需处于自动状态,不然数据处置拒绝工作。
(6)在利用数据处置器自动计算及记录时,必需严格依照利用说明操作,专门注意输入数据的位数。
有关数据处置器的利用方式请认真阅读HQ-710E操作说明。
4、利用程序及注意事项
(1)仪器接通电源,经预热30分钟后,方可进行测量.
(2)仪器如通过猛烈的环境条件转变或长期不利用,在第一次利历时应通电预热2-3小时.方可进行测量.
(3)在测量进程中应注意电源电压不要超过仪器的过载许诺值,
5、日常保护及利用
(1)探针头:
因测量时探针针尖常常接触被测材料,针尖易被沾污,需按时用无水酒精棉球清洁探针针尖,保证探针针尖良好的与被测物体接触。
警告:
如需打开探针头维修,必需依照规定的步骤操作,不然极易损坏探针头
(2)整机测量精度:
整机测量初始精度:
1-1000欧姆·厘米≤3%,在利用进程中因探针针尖不断压在被测物体上,会造成探针针尖慢慢变钝,引发探针间距修正系数在不断的转变,因此需要按期校准仪器;如整机测量校准样片时,测量值偏大于4%,那么在测量时需要把测量电流降低4%,以保证整机的测量精度。
(3)故障分析:
故障现象
排除方式
测量时无电流
1.用导线或金属镊子短路主机探针头连接线插座中的1,4针,如果短路后仪器无电流显示,说明仪器主机有故障
2.更换探针头、连接线(探针头与连接线故障率较高)
3.主机上恒流源开关未开,按下恒流源开关即可
开电源开关后无显示
检查保险丝、电源连线
测量数值不稳
1.检查四探针头探针针尖是否磨损严重,如针尖磨损严重需要及时更换探针头
3.检查探针压力是否偏低(探针合力:
测棒8N,测片6N,测薄膜4N)
5.电源干扰(仪器不能与高频设备或大功率设备共用电源且无任何隔离屏蔽措施)
6.将仪器校准头(选购件)插在仪器后的四芯插座里,检测是仪器主机故障还是外置部分故障(探针头、连接线或测试架).
6、主机技术能数
(1)测量范围:
可测电阻率:
~19000Ω·cm
可测方块电阻:
~190000Ω·□
(2)恒流源:
输出电流:
DC~100mA五档持续可调
量程:
~~
~~10mA10~100mA
恒流精度:
各档均低于±%
(3)直流数字电压表:
测量范围:
0~
灵敏度:
10μV
大体误差:
±(%读数+%满度)
输入阻抗:
≥1000MΩ
(4)测量精度:
电器精度:
1-1000欧姆≤%
整机测量精度:
1-1000欧姆·厘米≤3%
(5)供电电源:
AC220V±10%50/60Hz功率:
12W
(6)利用环境:
温度:
23±2℃相对湿度:
≤65%
无较强的电场干扰,电源隔离滤波,无强光直接照射
(7)重量、体积:
主机重量:
体积:
365×380×160(单位:
mm长度×宽度×高度)
附录
温度修正系数表ρT=FT╳ρ23
标称电阻率
Ω.cm
温度FT
ºC
1
5
10
10
12
14
16
18
20
22
23
24
26
28
30
注:
①温度修
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
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- KDY1 探针 电阻率 测试仪 说明书 110110