一、概述

　　BD-86A型半導體電阻率測試儀是根據四探針測試原理研制成功的新型半導體電阻率測試器，適合半導體器件廠、材料廠用于測量半導體材料（片狀、棒狀）的體電阻率、方塊電阻（薄層電阻），也可以用作測量金屬薄層電阻、導電薄層電阻，具有測量精度高、范圍廣、穩定性好、結構緊湊、使用方便、價格低廉等特點。

　　儀器分為電氣箱和測試架兩大部分，電氣箱由高靈敏度直流數字電壓表，高穩定、高精度的恒流源和高性能的電源變換裝置組成，測量結果由LED數字顯示，零位穩定，輸入阻抗。在片狀材料測試時，具有系數修正功能，使用方便。測試架分為固定式和手持式兩種，探頭的探針具有寶石導向，測量精度高、游移率小、耐磨和使用壽命長等特點，而且探針壓力可調，特別適合薄片材料的測量。

　　二、主要技術指標

　　1.測量范圍：

　　電阻率：10-3--103Ω㎝（可擴展到105Ω㎝），分別率10-4Ω㎝。

　　方塊電阻：10-2--104Ω/□（可擴展到106Ω/□），分辨率10-3Ω/□。

　　薄層金屬電阻：10-4--105Ω，分辨率10-4Ω。

　　2.數字電壓表：

　　電壓表量程為3檔，分別是20mV檔（分辨率10μV)；200mV檔(分辨率100μV)；2V檔（分辨率1mV)。電壓表測量誤差±0.3%讀數±1字，輸入阻抗大于109Ω。

　　3.恒流源：

　　恒流源由交流供電，輸出直流電流0---100mA連續可調。恒流源量程為5檔，分別是10μA、100μA、1mA、10mA、100mA；分辨率對應是10nA、0.1μA、1μA、10μA、0.1mA。電流誤差±0.3%讀數±2字。

　　4.測試架：（可選件）

　　測試架分為固定和手持兩種，可測半導體材料尺寸為直徑Φ15--Φ600㎜。測試探頭探針間距S=1㎜，探針機械游移率±0.3%，探針壓力可調。

　　5.顯示：3?位LED數字顯示0-1999，能自動顯示單位、小數點、極性、過載。

　　6.電性能：電性能模擬考核誤差﹤±0.3%，符合ASTM規定指標。

　　7.電源：220V±10%，50Hz或60Hz,功耗﹤30W。

　　8.電氣箱外形尺寸：440×320×120㎜。

　　三、工作原理

　　直流四探針法測試原理簡介如下：

　　（1）體電阻率測量：

　　如圖：當1、2、3、4根金屬探針排成一直線時，并以一定壓力壓在半導體試樣上，在1、4兩處探針間通過電流I，則2、3探針間產生電壓差V。

　　材料的電阻率ρ=（V/I）×C （Ω㎝） 3-1

　　式3-1中：C為探針系數，由探針幾何位置決定，當試樣電阻率分布均勻，試樣尺寸滿足半無限大條件時，

　　C=2π÷{1/S1+1/S3-1/(S1+S2)-1/(S2+S3）}=2πFSP 3-2

　　式3-2中：S1、S2、S3分別為探針1與2、2與3、3與4之間的距離。當S1=S2=S3=1mm時，則FSP=1，C=2π。若電流取I=C時，

　　電阻率ρ=V,可由數字電壓表直接讀出。

　?、佟K狀和棒狀晶體電阻率測量：由于塊狀和棒狀樣品外形尺寸與探針間距比較，合乎半無限大的邊界條件，電阻率值可以直接由公式3-1、3-2式求出。

　?、?、薄片電阻率測量：由于薄片樣品厚度和探針的間距相比，不能忽略。測量時要提供樣品的厚度、形狀和測量位置的修正系數。

　　電阻率值可由下面公式得出：

　　ρ=V/I×2πS×FSP×G(W/S)×D(d/s)= ρ0×G(W/S)×D(d/s) 3-3

　　式中：ρ0 為塊形體電阻率，W為試片厚度，S為探針間距，G（W/S）為樣品厚度修正函數，D(d/s)為樣品形狀和測量位置修正函數。

　?、?、方塊電阻、薄層電阻測量：當半導體薄層尺寸滿足半無限大平面條件時：

　　R□=π/ln2×(V/I)=4.532(V/I) 3-4

　　若取I1=4.532I,則R□值可由電壓表直接讀出。

　　注意：以上的測量都在標準溫度(230 C)下進行，若在其他溫度環境中測量，應乘以該材料的溫度修正系數FT。

　　FT=1-CT（T230） 3-5

　　式中：CT為材料的溫度系數。（請根據不同材料自行查找）

　?。?）金屬電阻測試：本儀器也可用作金屬電阻的測量，采用四端子電流-電壓降法，能方便的測量金屬電阻R,測量范圍從100μΩ---200K

　　四、 半導體電阻率測試儀

儀器結構

　　本儀器為臺式結構，分為電氣箱和測試架兩大部分。

　　【1】電氣箱為儀器主要電器部分，電氣箱前面板如圖4-1所示：