KDY1A便携式电阻率方阻测试仪.docx

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KDY1A便携式电阻率方阻测试仪

KDY-1A便携式电阻率/方阻测试仪

使用说明

北京绿野创能机电设备有限公司

1、概述

KDY-1A便携式电阻率测试仪是用来测量硅晶块、晶片的电阻率及扩散层、外延层、

ITO导电箔膜、导电橡胶等材料方块电阻的小型仪器。

本仪器按照半导体材料电阻率的国际及国家标准测试方法有关规定设计。

它主要由电器测量部份（主机）及四探针头组成，需要时可加配测试架。

为减小体积，本仪器用同一块数字表测量电流及电阻率。

样品测试电流由高精度的恒流源提供，随时可进行校准，以确保电阻率测量的准确度。

因此本仪器不仅可以用来分选材料也可以用来作产品检测。

对1〜100Q•cm标准样片的测量误差不超过±3%

在此范围内达到国家标准一级机的水平。

2、测试仪结构及原理

测试仪主机由主机板、前面板、后背板及机箱组成，数字表、测试电流换档开关、电阻率/方阻转换开关、校准/测量变换开关以及电流调节电位器均装在前面板上。

后背板上只装有电源插座、电源开关、保险管及四探针连接插座。

机箱底板上只装了主机板。

前后面板与主机板之间的联接均采用接插件，便于拆卸维修。

图1电阻率/方阻测试仪原理图

KDY-1A型电阻率测试仪的基本原理是恒流源给探头1.4探针提供稳定的测量电流

I，由2、3探针测取被测样品上的电位差V，

当样块厚度大于4倍探针间距，即可由下式计算出材料的电阻率；

P=2nSXV/1XFsP

（1）

这是大家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

似半无穷大的边界条件），无需进行厚度、直径修正的经典公式。

此时如用间距S=1mm

的探头，电流I选择0.628;用S=1.59mm的探头，电流I选择0.999，即可从本仪器的电压表（DVM2上直接读出电阻率。

如选择测量电流只要处理好小数点的位置，数字电压表上显示的V

值即等于P。

当探针间距修正系数Fsp=1.00时女口：

探针间距（S）=1mm可选l=62.8mA或6.28mA

探针间距（S）=1.59mm可选I=100.0mA或10.00mA

当样块厚度小于4倍探针间距的样片均可按下式计算

（2）

P=V/IXWF（W/SXF（S/D）XFspXFt

式中：

V——电压的读数，mVI——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，数值可查附录二。

F（S/D）――直径修正系数，数值可查附录三。

Fsp――探针间距修正系数。

Ft――温度修正系数，数值可查附录一。

为方便用户直接从数字表上读出硅片电阻率，可设定匸WF（W/SXF（S/D）,P=vxFspXFt,这样就无需按上式做繁琐的计算，预先计算出来不同厚度的电流值I,本仪器说明书附有硅片厚度直读电流选择表，只要按照样品厚度选择电流，即可从数字表上直接读出硅片电阻率。

方块电阻的测量：

用KDY-1A量块电阻时，计算公式为：

R=V/IXF（S/D）XF（W/S）XFp

由于扩散层、导电薄膜很薄F（W/S）=,1所以只要选取电流I=F（S/D）Fp.

电压表本身已经做了小数点移位，在1mA当时,电流可选45.3,在10mA当时,电流可选4.53，P/R选择在R位置，从KDY-1电压表上即可直接读出方块电阻R。

3、使用方法:

电挥播厘

（1）

在背板上电源插座插好电源线、四探针头连接线，检查保险丝管有无松动。

打开背板上的电源开关（将I按下）此时面板上的数字表及各控制开关上均有指示灯点亮。

（3）从左向右，察看控制开关，先将电流换档开关置于“1mA,在测硅片、硅块时P/R置于“P”，在测方块电阻时P/R置于“R”，校准/测量档选在“校准”。

（4）将四探针头压在样品上，此时数字表上显示的是测量电流；如选用间距为1.00mm的四探针头，

6.28，即l=6.28mA。

62.8，即l=0.628mA。

在10mA档时,调节粗调、细调旋钮，使数字表显示

在1mA档时,调节粗调、细调旋钮，使数字表显示

如选用间距为1.59mm的四探针头，

10.0,即卩l=10mA

100.0,即卩l=1mA

在10mA档时,调节粗调、细调旋钮，使数字表显示

在1mA档时,调节粗调、细调旋钮，使数字表显示

（5）将最右边的按钮按下，测量灯亮。

此时数字表上显示的是欲测样品电阻率，样品

电阻率在1.0Q•cm至199.9Q•cm之间均可用此档（1mA测量，如数字表显示1，

后三位全不显示时，表示材料电阻率大于200Q•cm.

（6）电流选择

电阻率》1Q•cm时选用1mA档测量。

方块电阻》10Q/□时选用1mA档测量。

电阻率W1Q•cm时选用10mA档测量。

方块电阻W10Q/□时选用10mA档测量。

例如：

选用间距为1.00mm的四探针头，当电流换档开关按到10mA档灯亮，将测量/校准开关按至“校准”灯亮，调节下面的粗、细调旋钮，使数字表显示6.28，此时

测量电流即为6.28mA将测量/校准开关按至测量时灯亮，此时读出的数即是电阻率值，测量范围在0.01至1.00Q•cm,如数字表显示0.00时，即表示材料电阻率很低，小于0.01Q•cmb

转到

Rn。

测量硅片电阻率时，请先用卡尺测出厚度，再在校准档按附表调节好电流后，测量档即可方便读出电阻率数。

4、测量箔层方块电阻时,只要将P/R档按到R灯亮,调节电流至453即可方便地读出

5、仪器校准

10

因四探针头在测量过程中探针针尖会自然磨损，所以探针间距修正系数是一个在不断变化的数值，可以用一简单的方法推算出来，例如：

一标准样片实际电阻率值为

Q・cm,假设在使用仪器测量时,用探针间距1.59mm的探针头，标准测量电流调为0999,这个时候测量电阻率值为9.2Q-cm,现在我们就可以用以下方法推算出探针间距修正系数FsP：

（9.2-10）/10=-0.08,1-0.08=0.92，这时Fsp=0.92。

在平时测量中把测量电流调整为理论测量电流值后，再乘上探针间距修正系数Fsp,就可测出准确的电阻率值了。

6、仪器维护

故障现象

故障分析

校准时无数值

1.用导线短路主机后板上探针头连接线插座中的1,4针，如果短路后主机前板上的按钮打在校准处显示屏上仍然无数值，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咼）

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

2.检查被测物体表面是否清洁

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）

4.更换探针头连接线

5.咼频干扰（仪器不能与咼频设备共用电源）

7、主要技术指标

（1）测量范围:

可测方块电阻：

0.1〜1999Q/口

可测量电阻率：

0.01〜199.9Q•cm

当被测材料电阻率》200Q•cm数字表显示0.00。

（2）恒流源:

恒流精度：

各档均优于±0.1%

灵敏度：

100卩v

准确度：

0.2%（±2个字）

重量、体积重量：

2.2公斤体积：

宽210X高100X深240（mm

KDY—1A便携式电阻率测试仪

简要操作说明

1、插好〜220V电源线及四探针头连接线，打开电源开关，探针与测量面垂直压触。

2、选1mA电流档，按到校准灯亮，依照下表（旋转粗、细调旋钮）调好测试电流。

探针间距（mm）

数字表显示

1.00

62.8

1.59

99.9

3、按到测量灯亮，此时数字表显示的即为要测量的电阻率值，最大可读

199.9欧姆？

厘米

（Q?

cm）。

当材料电阻率大于200Q?

cm时，数字表显示

10mA档测量，按校准灯

4、当材料电阻率小于1欧姆？

厘米（即数字表仅有一位数显示）时，改用

0.01Q?

cm，当数字

亮依下表重新校准电流。

探针间距（m）

数字表显示

1.00

6.28

1.59

9.99

5、按回测量灯亮，此时数字表显示的即材料电阻率，数字表最低可读电阻率为

表显示0.00时，表示材料电阻率低于0.01Q?

cm。

6、无论是调电流或电阻率，探针头一定要垂直稳定地压在测量面上，探针头是贵重的精密部件,

请小心使用。

7、探针是用耐磨的硬质合金制造，经久耐用，但比较脆，千万不要碰撞晶体或摔到地上。

8、此操作说明中的电流选择只针对测硅块（厚度大于四倍探针间距的材料），测硅片时的电流

KD探针头安装说明

、接插件使用说明:

插入时：

请将箭头＞对＜,手拿插头的尾部附件，稍向前推，听见“卡

嚓”声响，表示连接完成并已锁紧;

拔出时：

手握插头中部滚花部位往外一拔即可。

特别注意：

所用接插件为拔插式（带自锁），接入或拔

出时切勿用手旋转插头或装在探头上的插

座，否则会拧断内部引线。

二、安装说明:

如您准备安装在套筒内径为①26伽的测试架上，可将探头尾部的屏蔽线先穿入套筒，并从顶部的小孔中穿出，后将尾部直接插入套筒，拧紧带螺纹的套环即可

附录一

（1）

p称电阻率yS.Q.cm温度

0.005

0.01

0.1

1

5

10

10

0.9768

0.9969

0.9550

0.9097

0.9010

0.9010

12

0.9803

0.9970

0.9617

0.9232

0.9157

0.9140

14

0.9838

0.9972

0.9680

0.9370

0.9302

0.9290

16

0.9873

0.9975

0.9747

0.9502

0.9450

0.9440

18

0.9908

0.9984

0.9815

0.9635

0.9600

0.9596

20

0.9943

0.9986

0.9890

0.9785

0.9760

0.9758

22

0.9982

0.9999

0.9962

0.9927

0.9920

0.9920

23

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

24

1.0016

1.0003

1.0037

1.0075

1.0080

1.0080

26

1.0045

1.0009

1.0107

1.0222

1.0240

1.0248

28

1.0086

1.0016

1.0187

1.0365

1.0400

1.0410

30

1.0121

1.0028

1.0252

1.0524

1.0570

1.0606

pT=FTXp23

Ft=1/FT

附录一

（2）

弋芒称电阻率

.cm

温度oC\、

25

（17.5—49.9）

75

（50.0—127.49）

180

（127.5—214.9）

250/500/1000

（>215）

10

0.9020

0.9012

0.9006

0.8921

12

0.9138

0.9138

0.9140

0.9087

14

0.9275

0.9275

0.9278

0.9253

16

0.9422

0.9425

0.9428

0.9419

18

0.9582

0.9580

0.9582

0.9585

20

0.9748

0.9750

0.9750

0.9751

22

0.9915

0.9920

0.9922

0.9919

23

1.0000

1.0000

1.0000

1.0000

24

1.0078

1.0080

1.0082

1.0083

26

1.0248

1.0251

1.0252

1.0249

28

1.0440

1.0428

1.0414

1.0415

30

1.0600

1.0610

1.0612

1.0581

注：

温度修正系数表的数据来源于中国计量科学研究院

温度修正系数表（续附录1.1）pT=FTXp23

附录二

厚度修正系数F（W/S）为圆片厚度W与探针间距S之比的函数

W/S

F（W/S）

W/S

F（W/S）

W/S

F（W/S）

W/S

F（W/S）

0.40

0.9993

0.60

0.9920

0.80

0.9664

1.0

0.921

0.41

0.9992

0.61

0.9912

0.81

0.9645

1.2

0.864

0.42

0.9990

0.62

0.9903

0.82

0.9627

1.4

0.803

0.43

0.9989

0.63

0.9894

0.83

0.9608

1.6

0.742

0.44

0.9987

0.64

0.9885

0.84

0.9588

1.8

0.685

0.45

0.9986

0.65

0.9875

0.85

0.9566

2.0

0.634

0.46

0.9984

0.66

0.9865

0.86

0.9547

2.2

0.587

0.47

0.9981

0.67

0.9853

0.87

0.9526

2.4

0.546

0.48

0.9978

0.68

0.9842

0.88

0.9505

2.6

0.510

0.49

0.9976

0.69

0.9830

0.89

0.9483

2.8

0.477

0.50

0.9975

0.70

0.9818

0.90

0.9460

3.0

0.448

0.51

0.9971

0.71

0.9804

0.91

0.9438

3.2

0.422

0.52

0.9967

0.72

0.9791

0.92

0.9414

3.4

0.399

0.53

0.9962

0.73

0.9777

0.93

0.9391

3.6

0.378

0.54

0.9958

0.74

0.9762

0.94

0.9367

3.8

0.359

0.55

0.9953

0.75

0.9747

0.95

0.9343

4.0

0.342

0.56

0.9947

0.76

0.9731

0.96

0.9318

0.57

0.9941

0.77

0.9715

0.97

0.9293

0.58

0.9934

0.78

0.9699

0.98

0.9263

0.59

0.9927

0.79

0.9681

0.99

0.9242

注：

厚度修正系数表的数据来源于国标GB/T1552-1995《硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法》

附录三

直径修正系数F（S/D）为探针间距S与圆片直径D之比的函数

S/D

F（S/D）

S/D

F（S/D）

S/DF（S/D

0

4.532

0.035

4.485

0.070

4.348

0.005

4.531

0.040

4.470

0.075

4.322

0.010

4.528

0.045

4.454

0.080

4.294

0.015

4.524

0.050

4.436

0.085

4.265

0.020

4.517

0.055

4.417

0.090

4.235

0.025

4.508

0.060

4.395

0.095

4.204

0.030

4.497

0.065

4.372

0.100

4.171

注：

直径修正系数表的数据来源于国标GB/T1552-1995

《硅、锗单晶电阻率测定直排四探针法》