半导电屏蔽电阻率测量方法

测电阻率实验步骤
嘿，咱今儿就来讲讲测电阻率这档子事儿的实验步骤哈！
首先呢，你得把那些要用的玩意儿都给准备齐全咯！就像战士上战场，家伙什儿可不能少哇！什么电源啦、电流表啦、电压表啦、待测电阻啦，一个都不能落下。

然后呢，咱就开始搭建咱的小实验台咯！把这些仪器按照一定的顺序摆好，电线啥的也都接得妥妥当当的，可别弄出个乱七八糟的线团来。

接下来，就是关键的时刻啦！打开电源，让电流在电路里欢快地跑起来。

这时候，你就得紧紧盯着电流表和电压表的读数啦，就像老鹰盯着小鸡似的，一点都不能马虎。

看着那些数字跳动，你是不是感觉特别神奇呀？就好像在跟这些仪器对话一样。

接着呢，根据读出来的电流和电压值，用咱学过的公式，就能算出电阻来啦！这可需要你有点小脑筋哦，可别算错啦。

算完了电阻还没完事儿呢！咱还得考虑好多因素呢，比如说温度对电阻的影响。

这就好比人一样，在不同的环境下表现也会不一样嘛。

你想想，如果不考虑这些，那测出来的电阻率能准吗？那肯定不行呀！
测电阻率这事儿，说简单也简单，说难也难。

就看你是不是用心啦，是不是认真对待每一个步骤啦。

要是你马马虎虎的，那结果肯定不咋地。

但要是你仔仔细细，一步
一个脚印地去做，那肯定能得到一个漂亮的结果。

这就跟咱过日子一样，得认真，得仔细，才能把日子过得有滋有味儿。

所以呀，同学们，做测电阻率实验的时候，可别偷懒哦，好好享受
这个过程，说不定你会发现很多有趣的东西呢！这可不是仅仅为了得
到一个数据，更是一次探索和发现的旅程呢！加油吧，让我们在这个
实验里找到属于自己的乐趣和收获！。

探针方法测量半导体的电阻率半导体材料是一类介于导体和绝缘体之间的材料，其电阻率在导体和绝缘体之间。

测量半导体的电阻率对于了解其导电性能以及材料特性非常重要。

其中一种常用的测量方法是探针方法。

探针方法是一种直接测量材料电阻率的方法，它利用了材料的电阻与尺寸、电流和电压之间的关系。

下面将详细介绍探针方法测量半导体电阻率的原理和步骤。

1.原理：探针方法通过在半导体材料上加上一定电流和电压，然后测量电流和电压之间的关系来计算电阻率。

根据欧姆定律，电阻率可以通过以下公式计算：ρ=Ra/(L×A)其中，ρ表示电阻率，R表示电阻，a表示电阻的推销线长度，L表示电流流过的有效长度，A表示截面积。

2.步骤：（1）准备样品：选择适当尺寸和形状的半导体样品，如片状、棒状等。

确保样品表面光洁，以减小接触电阻。

（2）固定样品：将样品固定在一个恒温的环境中，以保持温度的稳定性。

（3）测量电流-电压关系：使用探针仪器，在样品的两个端点接触两个探针，一个用于输入电流，一个用于测量电压。

逐渐增加电流，并记录对应的电压值。

（4）计算电阻率：利用测量到的电流和电压值，计算电阻率。

根据欧姆定律，电阻率可以通过R=V/I计算得到。

（5）考虑材料特性：根据材料的尺寸和形状，以及探针的接触情况来修正计算结果。

比如，对于不同形状的样品，可以根据几何形状的关系来计算电阻率。

探针方法测量半导体电阻率的优点是直接、无损伤地测量样品，可以获得较准确的电阻率值。

然而，探针方法也存在一些局限性，比如接触电阻和温度效应等。

接触电阻是由于探针与样品之间的接触不完美而引起的额外电阻，可能会导致电阻率的测量偏差。

温度效应是由于样品在加上电流后发热，导致温度升高，从而影响电阻率的测量结果。

为了减小这些误差，可以采取一些措施，如使用更小的探头，提高接触的稳定性，降低电流密度以减小温度效应等。

此外，还可以进行多组数据的测量，取平均值，以获得更准确的结果。

总之，探针方法是一种常用的测量半导体电阻率的方法，通过测量电流-电压关系来计算电阻率。

实验一：四探针法测量半导体电阻率1、实验目的（1）熟悉四探针法测量半导体或金属材料电阻率的原理（2）掌握四探针法测量半导体或金属材料电阻率的方法2、实验仪器XXXX 型数字式四探针测试仪；XXXX 型便携式四探针测试仪；硅单晶；3、实验原理半导体材料是现代高新技术中的重要材料之一，已在微电子器件和光电子器件中得到了广泛应用。

半导体材料的电阻率是半导体材料的的一个重要特性，是研究开发与实际生产应用中经常需要测量的物理参数之一，对半导体或金属材料电阻率的测量具有重要的实际意义。

直流四探针法主要用于半导体材料或金属材料等低电阻率的测量。

所用的仪器示意图以及与样品的接线图如图1所示。

由图1(a)可见，测试过程中四根金属探针与样品表面接触，外侧1和4两根为通电流探针，内侧2和3两根是测电压探针。

由恒流源经1和4两根探针输入小电流使样品内部产生压降，同时用高阻抗的静电计、电子毫伏计或数字电压表测出其它两根探针（探针2和探针3）之间的电压V 23。

图1 四探针法电阻率测量原理示意图若一块电阻率为ρ的均匀半导体样品，其几何尺寸相对探针间距来说可以看作半无限大。

当探针引入的点电流源的电流为I ，由于均匀导体内恒定电场的等位面为球面，则在半径为r 处等位面的面积为22r π，电流密度为2/2j I r π= （1）根据电流密度与电导率的关系j E σ=可得2222jI I E r r ρσπσπ=== （2） 距离点电荷r 处的电势为 2I V r ρπ=（3）半导体内各点的电势应为四个探针在该点所形成电势的矢量和。

通过数学推导，四探针法测量电阻率的公式可表示为123231224133411112()V V C r r r r I Iρπ-=--+∙=∙ （4） 式中，11224133411112()C r r r r π-=--+为探针系数，与探针间距有关，单位为cm 。

若四探针在同一直线上，如图1(a)所示，当其探针间距均为S 时，则被测样品的电阻率为1232311112()222V V S S S S S I Iρππ-=--+∙=∙ （5） 此即常见的直流等间距四探针法测电阻率的公式。

半导体电阻率的多种测量方法应用与注意事项(1)半导体电阻率的多种测量方法应用与注意事项依据掺杂水平的不同，半导体材料可能有很高的电阻率。

有几种因素可能会使测量这些材料电阻率的工作复杂化，其中包括与材料实现良好接触的问题。

已经设计出专门的探头来测量半导体晶圆片和半导体棒的电阻率。

这些探头通常使用硬金属，如钨来制作，并将其磨成一个探针。

在这种情况下接触电阻非常高，所以应当使用四点同线（collinear）探针或者四线隔离探针。

其中两个探针提供恒定的电流，而另外两个探针测量一部分样品上的电压降。

利用被测电阻的几何尺寸因素，就可以计算出电阻率。

看起来这种测量可能是直截了当的，但还是有一些问题需要加以注意。

对探针和测量引线进行良好的屏蔽是非常重要的，其理由有三点：1 电路涉及高阻抗，所以容易受到静电干扰。

2 半导体材料上的接触点能够产生二极管效应，从而对吸收的信号进行整流，并将其作为直流偏置显示出来。

3 材料通常对光敏感。

四探针技术四点同线探针电阻率测量技术用四个等距离的探针和未知电阻的材料接触。

此探针阵列放在材料的中央。

图4-25是这种技术的图示。

已知的电流流过两个外部的探针，而用两个内部的探针测量电压。

电阻率计算如下：其中：V = 测量出的电压（伏特）I = 所加的电流（安培）t = 晶圆片的厚度（厘米）k = 由探头与晶圆片直径之比和晶圆片厚度与探头分开距离之比决定的修正因数。

如图4-26所示，更实际的电路还包括每个探针的接触电阻和分布电阻（r1到r4）、电流源和电压表从其LO端到大地的有限的电阻（RC和RV）和电压表的输入电阻（RIN）。

依据材料的不同，接触电阻（r）可能会比被测电阻（R2）高300倍或更高。

这就要求电流源具有比通常期望数值高得多的钳位电压，而电压表则必须具有高得多的输入电阻。

电流源不是与大地完全隔离的，所以当样品的电阻增加时，就更需要使用差分式静电计。

存在问题的原因是样品可能具有非常高的电阻（108Ω或更高），此数值和静电计电压表的绝缘电阻（输入LO端到壳地，RV）具有相同的数量级。

实验三 四探针法测量半导体电阻率、薄层电阻一. 实验目的与意义电阻率是半导体材料的重要电学参数，它能反映半导体内浅能级替位杂质的浓度。

薄层电阻是用来表征半导体掺杂浓度的一个重要工艺参数，也可用来表示半导体薄膜的导电性。

测量电阻率和薄层电阻的方法有很多种，如二探针法、扩展电阻法等。

而四探针法是目前广泛采用的标准方法，它具有操作方便，精度较高，对样品的几何形状无严格要求等优点。

本实验的目的是使学生掌握四探针法测量半导体电阻率和薄层电阻原理、方法；熟悉四探针测试仪；并能针对半导体样品的不同几何尺寸进行测量数值的修正。

二. 实验原理设样品电阻率ρ均匀，样品几何尺寸相对于探针间的距离可看成半无穷大。

引入点电流源的探针其电流强度为I ，则所产生的电力线有球面对称性，即等位面是以点电流源为中心的半球面，如图3-1所示。

在以r 为半径的半球上，电流密度j 的分布是均匀的。

图3-1 探针与被测样品接触点的电流分布22rIj π=（3-1） 若E 为r 处的电场强度，则22r I j E πρρ== (3-2) 取r 为无穷远处的电位ф为零，并利用 drd E φ-=，则有：⎰⎰⎰∞∞-=-=)(022r rr r drI Edr d ϕπρϕ （3-3） ()rIr πρφ2=（3-4） Ir式（3-2）就是半无穷大均匀样品上离开点电流源距离r 的点的电位与探针流过的电流和样品电阻率的关系式，它代表了一个点电流对距离为r 处的点的电势的贡献。

图3-2 四根探针与样品接触示意图对于图3-2所示的情形，四根探针位于样品中央，电流从探针１流入，从探针４流出，则可将1和４探针认为是点电流源，由式（3-3）得到探针２和３的电位为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=24122112r r I πρϕ (3-5)⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=34133112r r I πρϕ (3-6) 探针２、3电位差为：3223ϕϕ-=V ，由此得出样品电阻率为：I V C r r r r I V 231341324122311112=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+--=-πρ （3-7） 式(3-7)就是利用直流四针探法测量电阻率的普遍公式。

测量半导体材料电阻率的实验操作指南实验目的：通过测量半导体材料的电阻率，了解其导电性质，为半导体物理实验提供基础数据。

实验器材：1. 数字电压表2. 恒流源3. 多用途电路板4. 导线5. 半导体样品（如硅）6. 实验电源实验步骤：1. 实验准备：a. 将实验电源连接到电路板上，并将电路板插入电源插座。

b. 将恒流源连接到实验电路板上的恒流插座，并将电流设置为合适的数值。

c. 使用导线将数字电压表连接到电路板上的电压测量插座。

2. 样品准备：a. 将半导体样品清洁干净，并确保无尘或油污附着。

b. 使用绝缘胶套将样品夹持在电路板上，确保电流不会泄漏。

3. 测量电阻率：a. 打开实验电源，确保电路正常工作。

b. 使用电流源提供稳定的恒定电流。

c. 使用数字电压表测量样品上的电压。

d. 记录电流值和相应的电压值。

e. 反复测量几组数据，确保结果的准确性和可靠性。

4. 分析结果：a. 根据测得的电流和电压值，计算样品的电阻值。

b. 根据电阻值和样品的几何尺寸参数，计算出样品的电阻率。

c. 分析数据，观察不同条件下半导体材料的电阻率变化。

注意事项：1. 在操作实验电源时，务必按照正确的步骤操作，避免电流过大或其他不安全因素导致的意外。

2. 在夹持样品时，应确保样品与电路板的接触良好，避免接触不良对结果的影响。

3. 测量过程中应注意防止任何外部因素对实验结果的干扰，如电磁波、温度变化等。

实验结果的分析和讨论：通过实验测量得到的电阻率数据可以用于探索半导体材料的导电机制及其特性。

通过对不同条件下的测量数据进行分析和比较，我们可以得到以下结论：1. 不同温度下的电阻率变化：通过调节实验条件中的温度，我们可以研究半导体材料的温度依赖性质。

随着温度升高，电阻率可能会增加或减小，这取决于半导体材料的类型以及其杂质等级。

2. 光照对电阻率的影响：光照可以改变半导体材料的电子能带结构，从而影响其导电性质。

通过将样品置于不同光照条件下进行测量，我们可以研究半导体的光敏特性。

电阻率的测量方法和实验设计技巧电阻率是描述物质导电性质的重要参数之一，对于电子工程、物理学等领域具有重要意义。

正确测量电阻率需要选择适当的方法和合理的实验设计技巧。

本文将介绍电阻率的常用测量方法，并提供一些实验设计技巧。

一、四线法测量法四线法是一种常用的测量电阻率的方法。

它通过使用四根导线，分为两根电流引线和两根电压引线，以消除导线电阻的影响，提高测量精度。

具体测量步骤如下：1. 将待测物体安装在测量台上，并固定好。

2. 将电压引线连接到待测物体的两个端点上，保持引线与待测物体之间的接触良好。

3. 将电流引线连接至待测物体的不同端点上，保持引线与待测物体之间的接触良好。

4. 调节稳压电源，使其提供稳定的电流。

5. 使用电压计测量待测物体两个端点之间的电压差。

6. 根据所测得的电压和电流计算出电阻率。

需要注意的是，在进行四线法测量时，应保证引线与待测物体之间的接触良好，以减小电阻的测量误差。

同时，应使用稳压电源和精确的电压计，以提高测量的准确性。

二、电桥测量法电桥是另一种常用于测量电阻率的方法。

它利用了电桥平衡条件下电阻之间的比例关系，通过调节电桥中的参数，使电流达到平衡状态，从而测量未知电阻的电阻率。

具体测量步骤如下：1. 将待测电阻与已知电阻串联，组成电桥电路。

2. 调节电桥中的参数，例如调节电阻箱的阻值、滑动变阻器的位置等，使电流达到平衡状态。

3. 根据电桥平衡条件和已知电阻的数值，计算出待测电阻的电阻率。

电桥测量法需要仔细选择已知电阻和调节电桥参数，以获得准确的电阻率测量结果。

此外，电桥的精度和稳定性也对测量结果有影响，因此，合理的实验设计和精密的电桥仪器是非常重要的。

三、实验设计技巧在进行电阻率测量实验时，以下几点实验设计技巧需要注意：1. 阻值范围选取：根据待测物质的特性选择合适的阻值范围，避免超出测量范围导致测量失效或精度不高。

2. 温度控制：电阻率与温度密切相关，为了获得准确的测量结果，应注意控制待测物体的温度，防止温度变化对测量结果产生影响。

四探针法测量半导体电阻率及薄层电阻【实验目的】1、掌握四探针测量半导体材料电阻率和薄层电阻的测量原理及方法;2、针对不同几何形状的样品，掌握其修正方法；3、测试给定的三块不同规格样品数据，使用EXCE软件对样品的数据进行计算和处理，如电阻率、方块电阻、标准差、不均匀度，画出电阻率波动图【实验原理】1.半导体材料的电阻率在半无穷大样品上的点电流源，若样品的电阻率p均匀，引入点电流源的探针其电流强度为I，则所产生的电力线具有球面的对称性，即等位面为一系列以点电流为中心的半球面，如图1所示。

在以r为半径的半球面上，电流密度j的分布是均匀的：图1半无穷大样品点电流源的半球等位面若E为:r处的电场强度，则(2)由电场强度和电位梯度以及球面对称关系,(3)Ipdu/ = -Edr = -- r d 厂2护取r 为无穷远处的电位为零，dy/ = — Edr =Joo_⑹上式就是半无穷大均匀样品上离开点电流源距离为『的点的电位与探 针流过的电流和样品电阻率的关系式，它代表了一个点电流源对距离『处 点的电势的贡献。

对于图2所示的情形，四根探针位于样品中央，电流从探针 1流入, 从探针4流出，则可将1和4探针认为是点电流源，由（6）式可知，2和3 探针的电位为由此可得出样品的电阻率为:E =-比dr二川)=¥2^71、 3探针的电位差为:（8）式就是利用直流四探针法测量电阻率的普遍公式。

我们只需测出流过1 4探针的电流I 以及23探针间的电位差 V 3，代入四根探针的间距， 就可以求出该样品的电阻率p 。

实际测量中，最常用的是直线型四探针，即四根探针的针尖位于同一直线上，并且间距相等，如图 3所示。

设r 12 = r 23 = r 34 = S ,则有:（9）式就是常见的直流四探针（等间距）测量电阻率的公式， 也是本实验要用的测量公式之一。

需要指出的是： 这一公式是在半无限大样品的基础上导出的，实用中必需满足样品厚度及边缘与探针之间的最近距离 大于四倍探针间距，这样才能使该式具有足够的精确度。