一、概述

BEST-300C型材料電導率測試儀是運用四探針測量原理測試試導體、半導體材料電阻率/方阻的多用途綜合測量儀器。該儀器設計符合單晶硅物理測試方法國家標準并參考美國 A.S.T.M 標準。

儀器成套組成：由主機、選配的四探針探頭和測試臺等三部分組成。

主機主要由數(shù)控恒流源，高分辨率ADC、嵌入式單片機系統(tǒng)組成。自動/手動量程可選；電阻率、方阻、電阻測試類別快捷切換：儀器所有參數(shù)設定、功能轉換全部采用數(shù)字化鍵盤輸入，簡便可靠；具有零位、滿度自校功能；測試結果由數(shù)字表頭直接顯示。本測試儀采用可充電鋰電池供電，適合手持式變動場合操作使用！

探頭選配：根據(jù)不同材料特性需要，探頭可有多款選配。有高耐磨碳化鎢探針探頭，以測試硅類半導體、金屬、導電塑料類等硬質材料的電阻率/方阻；也有球形鍍金銅合金探針探頭，可測柔性材料導電薄膜、金屬涂層或薄膜、陶瓷或玻璃等基底上導電膜（ITO膜）或納米涂層等半導體材料的電阻率/方阻。換上四端子測試夾具，還可對電阻器體電阻、金屬導體的低、中值電阻以及開關類接觸電阻進行測量。配探頭，也可測試電池極片等箔上涂層電阻率方阻。

儀器具有測量范圍寬、精度高、靈敏度高、穩(wěn)定性好、智能化程度高、外形美觀、使用簡便等特點。

儀器適用于半導體材料廠器件廠、科研單位、高等院校對導體、半導體、類半導體材料的導電性能的測試。

二、技術參數(shù)

1. 測量范圍、分辨率（括號內為拓展量程，可定制）

電    阻：10.0×10^-6 ～ 200.0×10³  Ω,    分辨率1.0×10^-6 ～ 0.1×10³  Ω

         （1.0×10^-6 ～ 20.00×10³  Ω,    分辨率0.1×10^-6 ～ 0.01×10³ Ω）

電 阻 率：10.0×10^-6 ～ 200.0×10³ Ω-cm   分辨率1.0×10^-6 ～ 0.1×10³  Ω-cm

         （1.0×10^-6 ～ 20.00×10³ Ω-cm  分辨率0.1×10-6 ～ 0.01×10³ Ω-cm）

方塊電阻：50.0×10^-6 ～ 1.0×10⁶ Ω/□    分辨率5.0×10^-6 ～ 0.5×10³  Ω/□

         （5.0×10^-6 ～ 100.0×10³ Ω/□  分辨率0.5×10^-6 ～ 0.1×10³  Ω/□）

2. 材料尺寸(由選配測試臺和測試方式決定)

直    徑： SZT-A圓測試臺直接測試方式 Φ15～130mm，手持方式不限

SZT-B/C/F方測試臺直接測試方式180mm×180mm，手持方式不限.

長(高)度：  測試臺直接測試方式 H≤100mm,    手持方式不限.

3. 量程劃分及誤差等級

4. 數(shù)字電壓表：

⑴量程： 20.00mV

⑵誤差：±0.2%FSB±2LSB

⑶大分辨力：1.0µV

顯示: 4位數(shù)字顯示，小數(shù)點自動顯示

5. 數(shù)控恒流源

⑴電流輸出：直流電流0.1µA～1.0A，系統(tǒng)自動調整。

⑵誤差：±0.2%FSB±2LSB

6. 四探針測試探頭：

有選配的型號確定，詳見《不同半導體材料電阻率/方阻測試的四探針探頭和測試臺選配方法》

7. 電源：

功 耗：< 15W，輸入:220V±10%   50Hz±2%

8. 本儀器工作條件為：

溫    度：    0-40℃

相對濕度：    ≥60%

工作室內應無強電磁場干擾，不與高頻設備共用電源。

9. 外形尺寸：

主機  245mm（長）×220 mm（寬）×95mm（高）

三、工作原理

*****電阻率與方阻概念******：

電阻率：當某種材料截成正方體時，平行對面間的電阻值只與材料的類別有關，而與正方形邊長無關，這種單位體積的阻值可反映材料的導電特性，稱為電阻率（體電阻率），記為：ρ，標準單位：Ω-m,常用單位Ω-cm.

方塊電阻：薄膜類導體、半導體材料截成薄層正方形時，平行對邊間的電阻值只與材料的類別（電阻率）和厚度有關，而與正方形邊長無關，這種單位面積的對邊間的阻值可反映薄膜的導電特性和厚度信息，稱為方塊電阻，簡稱方阻。記為：R□，標準單位：Ω/□

3.1. 測試原理：直流四探針法測試原理簡介如下：

[1]體電阻率測量：

當1、2、3、4四根金屬探針排成一直線時，并以一定壓力壓在半導體材料上時，在1、4兩根探針間通過電流I，則在2、3探針間產生電位差V。

（a）塊狀或棒狀樣品體電阻率測量：

由于塊狀或棒狀樣品外形尺寸遠大于探針間距，符合半無窮大的邊界條件，電阻

率值可以直接由（3—1）式求出。

（b）薄片電阻率測量  (以S1=S2=S3=1mm時，C≈0.628 cm為例)。

薄片樣品因為其厚度與探針間距相近，不符合半無窮大邊界條件，測量時要附加樣品的厚度、形狀和測量位置的修正系數(shù)。其電阻率值可由下面公式得出：

 [3] 特薄膜或薄層的電阻率測量

由于薄片或膜，查表厚度修正系數(shù)誤差較大，可按式（3-5）和（3-6），忽略形狀修正可得薄膜電阻率ρ= R_□*W,   R_□單位Ω/□， w單位cm ,  ρ單位Ω-cm       （3-7）

四、使用方法

BEST-300C測試儀能夠測量半導體材料體電阻率ρ、方塊電阻（薄片電阻率）R_口以及體電阻R，測量時需調整相應的修正系數(shù)和選擇相應的功能。

本產品不但提供了電阻率ρ、方塊電阻R_口以及體電阻R測試的基本修正系數(shù)設定，還提供了產品厚度G、外形和測試位置的修正系數(shù)D設定，極大的提高了測試精度。測試類別的快捷選擇方式，方便了用戶同時測試多個參數(shù)，提高測試效率。

4.1 操作概述：

（1）測試準備：

對于電阻器類樣品，用四端子測試線按照圖5-1連接好樣品，對于半導體材料，測試前表面應進行必要的處理。如圖5-2，對于硅材料要進行噴砂或清潔處理，對于薄膜類的要保持表面清潔，必要的要進行清潔。樣品放在平整的臺面上。將測試探頭的插頭與主機的輸入插座連接起來，連接好探頭和主機。將電源開關置于開啟位置，數(shù)字顯示亮。儀器要預熱15分鐘以上，增加讀數(shù)穩(wěn)定性。

開機默認的狀態(tài)是測量模式，可按“模式”鍵“”切換到設定模式。儀器只有在設定模式下才接受相關參數(shù)設定功能。開機默認設定類別為電阻測試修正系數(shù)，可以根據(jù)需要切換設定系數(shù)類別和修改當前默認參數(shù)值。

在設定模式下儀器要設定的參數(shù)類別，由 “類別選擇”鍵來選擇，由顯示窗口左位紅色數(shù)碼管顯示；參數(shù)值由顯示窗口右四位數(shù)碼配合顯示窗右側單位指示來顯示；參數(shù)大小由數(shù)碼鍵盤輸入。具體參數(shù)類別、符號、含義、取值范圍

（3）測量數(shù)據(jù)

在設定模式下（設定完畢，保存好數(shù)據(jù)后），選擇測量類別（電阻率ρ、方塊電阻（薄片電阻率）R_口或體電阻R中三選一，切換儀器到“測量”模式，窗口左側“測量”模式燈亮。電阻測量,注意良好接觸，電壓測試端在內側；半導體參數(shù)測試，將探針與樣品良好接觸，注意壓力要適中；由數(shù)字顯示窗直接讀出測量值。

    注意！測量狀態(tài)中，電流量程默認為自動方式，也可調整為手動方式，手動方式下，電流量程適合的，儀器會穩(wěn)定顯示數(shù)據(jù)，電流量程不適合的會給出超量程或欠量程閃爍提示，對于超量程，說明電流過大，要調到較小電流檔；對于欠量程，說明電流過小，要調到較大電流檔。

4.2.設定修正系數(shù)注意事項：參照表5.1和附表1和附表2

(1) 電阻測量:

設定R=1.000。，其他可以忽略。只讀結果。

(2) 棒狀、塊狀樣品電阻率測量，符合半無窮大的邊界條件:

        設定電阻率基本系數(shù)C，參照表5.1， 厚度修正G=1.000,形狀位置修正D=1.000，只讀結果。

(3) 薄片電阻率測量:

當薄片厚度與針距比W/S>0.5時， 設定電阻率基本系數(shù)C，參照表5.1，厚度修正G<1.000,形狀位置修正D<1.000,具體值G（W/S）和D（d/S）要查附表1和附表2，只讀結果。

當薄片厚度與針距比W/S<0.5時,可以先測方阻，再人工計算厚度和位置形狀修正。

        電阻率ρ=R_口×W×D(d/S),式中W：樣品厚度（cm）, D(d/S)查附表2。

(4) 方塊電阻測量:

設定電阻率基本系數(shù)□：，參照表5.1，厚度修正G忽略，形狀位置修正D<1.000, D（d/S）要查附表2，只讀結果。

（3）數(shù)據(jù)輸入規(guī)則說明及示例

(a) 修正系數(shù)   

在半導體類電阻率或方阻測試中，如果修正系數(shù)計算值遠小于1，為了顯示讀取更多有效數(shù)字，數(shù)據(jù)輸入可采用準科學記數(shù)法，即有效數(shù)字取0.100≤X≤1.000，指數(shù)（單位）取值10^-3～10³。

修正系數(shù)設定示例：注意X為 ρ，口，R，G，D，分類界限值中的任意一個。