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產(chǎn)品分類品牌分類
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產(chǎn)品簡介
詳細(xì)介紹
半導(dǎo)體電阻率測試儀
一、概述
BD-86A型半導(dǎo)體電阻率測試儀是根據(jù)四探針測試原理研制成功的新型半導(dǎo)體電阻率測試器,適合半導(dǎo)體器件廠、材料廠用于測量半導(dǎo)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(dǎo)電薄層電阻,具有測量精度高、范圍廣、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、價格低等特點(diǎn)。
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(shù)字電壓表,高穩(wěn)定、高精度的恒流源和高性能的電源變換裝置組成,測量結(jié)果由LED數(shù)字顯示,零位穩(wěn)定,輸入阻抗*。在片狀材料測試時,具有系數(shù)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(dǎo)向,測量精度高、游移率小、耐磨和使用壽命長等特點(diǎn),而且探針壓力可調(diào),特別適合薄片材料的測量。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
1.測量范圍:
電阻率:10-3--103Ω㎝(可擴(kuò)展到105Ω㎝),分別率10-4Ω㎝。
方塊電阻:10-2--104Ω/□(可擴(kuò)展到106Ω/□),分辨率10-3Ω/□。
薄層金屬電阻:10-4--105Ω,分辨率10-4Ω。
2.數(shù)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(shù)±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(xù)可調(diào)。恒流源量程為5檔,分別是10μA、100μA、1mA、10mA、100mA;分辨率對應(yīng)是10nA、0.1μA、1μA、10μA、0.1mA。電流誤差±0.3%讀數(shù)±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(dǎo)體材料尺寸為直徑Φ15--Φ600㎜。測試探頭探針間距S=1㎜,探針機(jī)械游移率±0.3%,探針壓力可調(diào)。
5.顯示:3?位LED數(shù)字顯示0-1999,能自動顯示單位、小數(shù)點(diǎn)、極性、過載。
6.電性能:電性能模擬考核誤差﹤±0.3%,符合ASTM規(guī)定指標(biāo)。
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(dāng)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(dǎo)體試樣上,在1、4兩處探針間通過電流I,則2、3探針間產(chǎn)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(shù),由探針幾何位置決定,當(dāng)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(dāng)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(shù)字電壓表直接讀出。
①、塊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。
②、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(shù)。
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(shù),D(d/s)為樣品形狀和測量位置修正函數(shù)。
③、方塊電阻、薄層電阻測量:當(dāng)半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)溫度(230 C)下進(jìn)行,若在其他溫度環(huán)境中測量,應(yīng)乘以該材料的溫度修正系數(shù)FT。
FT=1-CT(T230) ..........3-5
式中:CT為材料的溫度系數(shù)。(請根據(jù)不同材料自行查找)
(2)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、儀器結(jié)構(gòu)
本儀器為臺式結(jié)構(gòu),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:
圖中:1-電源開關(guān) 2-顯示屏 3-電流量程開 4-電壓量程開關(guān) 5-工作方式開關(guān) 6-測量選擇開關(guān) 7-信號輸入端口 8-調(diào)零電位器 9-電流調(diào)節(jié)電位器 10-電流開關(guān) 11-極性轉(zhuǎn)換開關(guān)
電氣箱后面板如圖4-2所示:
前面板功能說明:
1-(POWER)-電源220V控制開關(guān)。
2-LED顯示屏:3 ?位LED數(shù)字顯示(0-1999),自動顯示小數(shù)點(diǎn)、單位和過載,測試方塊電阻時,單位mΩcm當(dāng)作mΩ/□,測量金屬電阻時,單位mΩ㎝當(dāng)作mΩ。
3-(I RANGE)-電流量程開關(guān)5檔(10μA/100μA/1mA/10mA/100mA);4-(V RANGE)-電壓量程開關(guān)3檔(20mV/200mA/2V);
5-(FUNCTION)-工作方式開關(guān)5檔,從左到右分別是“4.53”檔為輸入電壓值×4.532,測量方塊電阻用;“6.28”檔為輸入電壓值×0.628,測量電阻率用;“I”檔為輸入電壓×1,測量金屬電阻用;“I ADJ”電流調(diào)節(jié)檔,和電流調(diào)節(jié)電位器配合使用,用于調(diào)節(jié)輸出電流;“CAL”自校檔,自校值“199X”。
6-(MEAS.SEL)-測量選擇開關(guān)為兩檔開關(guān),“SHORT”短路檔、“MEAS”測量檔。
7-(INPOT)-信號輸入端口為5芯端口,是電壓降信號輸入和恒流電流輸出的端口。
8-(ZERO ADJ)-調(diào)零電位器,當(dāng)我們在測試時,如果樣品接觸良好,在不加電的情況下,數(shù)字電壓表讀數(shù)應(yīng)歸零,如有偏差時,可通過調(diào)零電位器調(diào)節(jié)歸零。
9-(I ADJ)-電流調(diào)節(jié)電位器,可連續(xù)調(diào)節(jié)電流輸出值0---1000(滿刻度),與工作方式開關(guān)“I ADJ”配合使用,也可作為修正系數(shù)輸入用。
10-(CURRENT)-電流開關(guān)為電流加電開關(guān),按入時,電流輸出;退出時,電流斷開。
11-(POLARITY)-極性轉(zhuǎn)換開關(guān),可改變電流輸出的正負(fù)極性。
【2】測試架:測試架分為固定和手持式兩種,根據(jù)使用環(huán)境的不同可自行選擇,固定式測試架適合高精度的測量,探頭固定在的測試架上,在實驗室條件下,進(jìn)一步提高了測量精度(見圖4-4)。手持式Z大的優(yōu)點(diǎn)是攜帶方便、測量方便,可直接在生產(chǎn)現(xiàn)場使用(見圖4-3)。
手持式測試探頭簡圖4-3所示:
圖中:1-測試導(dǎo)線 2-手柄 3-壓力調(diào)節(jié)環(huán) 4-測試支架 5-探頭和探針
固定式測試架簡圖(4-4)所示:
圖(4-4)固定式測試架
圖中:1-支桿 2-支架塊 3-滑塊 4-滑塊調(diào)節(jié)(上下) 5-探頭支架 6-探頭和探針 7-可移動平臺(前后) 8-滑槽 9-底板 10-支架塊固定桿 11-探頭導(dǎo)線
五、使用和操作
(一)、測試準(zhǔn)備:
1.將儀器和試樣放置在溫度230C±20C,濕度﹤65%的工作環(huán)境中。
2. 測試架和電氣箱用輸入輸出連線連接好,儀器接通電源,工作方式開關(guān)置于短路位置,電流開關(guān)退出,接通220V電源,儀器預(yù)熱半小時。
3.測試架調(diào)好位置,放上試樣,使探頭與試樣良好接觸。
(二)、測試:
1.將工作方式開關(guān)置于“I調(diào)節(jié)”,按入電流開關(guān),并調(diào)節(jié)電流電位器,使數(shù)字顯示為你需要的電流值。注意:測試塊狀、棒狀晶體和薄層方塊電阻試樣時,請調(diào)節(jié)電流電位器到“1000”,當(dāng)測量薄片電阻率時,請根據(jù)試樣厚度,查表得到修正系數(shù)值(厚度修正系數(shù)表見說明書末頁),調(diào)節(jié)電位器到修正值。例如硅片厚度0.23㎜,查表得到0.1659,調(diào)節(jié)電流電位器,使顯示值為166。
2.根據(jù)被測材料,選擇電壓和電流量程,使顯示值達(dá)到我們需要的精度。
3.測量選擇開關(guān)置于“測量”位置,根據(jù)不同的試樣,工作方式開關(guān)置于不同位置,①塊狀、棒狀樣品和薄片樣品電阻率測試請把開關(guān)放到“6.28”檔;②薄層電阻測試請放到“4.53”檔;③金屬電阻測試請放到“I”檔。
4.檢查顯示屏顯示是否為000,可以通過調(diào)零電位器,調(diào)整零位,使顯示值為“000”。
5.現(xiàn)在按入電流開關(guān),應(yīng)有顯示,可配合電壓和電流量程開關(guān)再一次調(diào)整,使顯示值為我們需要的精度值。然后極性開關(guān)反轉(zhuǎn),把兩次顯示值平均后的值,即是我們要測量的值。
(三)、注意事項:
1.以上電阻率測試是在環(huán)境溫度23℃下的值,如測試時環(huán)境溫度有變,請考慮溫度修正(溫度修正系數(shù)Ft請用戶根據(jù)不同材料自行查找,見公式3-5),輸入K值時,K=Ft×K(修正到23℃)。實際測量,在輸入電流值時,請乘以Ft值為電流實際輸入值。例如:塊狀樣品測試,“I ADJ”輸入值為1000,此時我們應(yīng)輸入1000×Ft,測得的電阻率值是23℃時的修正值。
2.當(dāng)工作方式開關(guān)置于“6.28”進(jìn)行測量,測量顯示值為電阻率;當(dāng)開關(guān)置于“4.53”時,顯示值應(yīng)讀為R/□;在“I”檔測量金屬電阻,顯示值應(yīng)讀為電阻R。
3.測試架上的探頭為易損件,測量時請小心加壓,測試完畢,請及時升起探頭。
六、復(fù)校和維修
1.本儀器有自校功能,儀器內(nèi)部設(shè)有精密電阻,當(dāng)工作在自校檔,按入電流開關(guān)后,顯示自校值199X±6個字。自校檔可作為檢查儀器精度使用,為保證儀器測試精度,請定期對儀器進(jìn)行復(fù)校,尤其是儀器進(jìn)過劇烈震動和環(huán)境溫度突變后,發(fā)現(xiàn)超差請及時送修。
2.測試探頭為易損件,請定期按照國標(biāo)JJG508-87中規(guī)定,對探頭進(jìn)行復(fù)校。如超差,應(yīng)更換新的探頭。
3.本儀器也可按照國標(biāo)或ASTM84-73規(guī)定的指標(biāo)和實驗方法進(jìn)行復(fù)校。
七、儀器包裝及附件
1.電氣箱一臺
2.測試架一臺(固定、手持可選)
3.四探針探頭一個(已安裝在測試架上)
4.使用說明書一份
5.電源線一根
6.合格證一張
7.四端子測試線一根