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四探針電阻測試儀其結(jié)構(gòu)分別如下

點擊次數(shù):106 發(fā)布時間:2025-10-20
  四探針電阻測試儀是一種用于測量物質(zhì)電阻率、電阻及方塊電阻的專業(yè)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料、薄層材料檢測以及化工、建材等行業(yè)。它基于四探針接觸法設(shè)計,通過外側(cè)兩探針施加穩(wěn)定電流,內(nèi)側(cè)兩探針測量電勢差,實現(xiàn)電流-電壓分離測量,有效消除接觸電阻和引線電阻的干擾,確保測量結(jié)果的高精度。
  該儀器適配多種樣品形態(tài),包括塊狀、棒狀及薄膜材料,測量范圍覆蓋電阻率10??~10?Ω·cm,標準不確定度≤2%。其硬件配置先進,采用液晶顯示屏與自動溫度補償系統(tǒng),二代機型配備自動傳感測試架,減少探針與樣品接觸損傷。內(nèi)置計算機可自動調(diào)整系數(shù),通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲與導(dǎo)出,提升操作便捷性。
  四探針電阻測試儀的主要結(jié)構(gòu):
  1、四探針測試頭(Four-Point Probe Head)
  這是儀器最核心的傳感部件,直接與樣品接觸。
  四個探針(Probes):
  通常為等間距、直線排列的金屬針(常用鎢鋼、銥或鉑合金制成,硬度高、耐磨損)。
  探針尖d非常尖銳(微米級),以減小接觸面積,但需避免劃傷樣品。
  外側(cè)兩根探針:用于通入測量電流(I)。
  內(nèi)側(cè)兩根探針:用于測量電壓降(V)。
  探針支架/探頭座:
  精密固定四個探針,確保其間距(s)恒定且精確(常見間距為1mm)。
  通常采用絕緣材料(如陶瓷、特種塑料)制造,防止漏電。
  探針驅(qū)動/加載機構(gòu):
  可通過手動旋鈕、杠桿或電動馬達控制探針的垂直升降。
  配備恒力彈簧或壓力傳感器,確保探針以恒定、可控的壓力接觸樣品表面,避免壓力過大損傷樣品或過小導(dǎo)致接觸不良。
  2、樣品臺(Sample Stage)
  平臺:平坦、堅固的基座,用于放置待測樣品。材質(zhì)通常為絕緣或?qū)щ娦钥煽氐牟牧稀?/div>
  定位裝置:
  可能配備X-Y軸平移平臺(手動或電動),方便在樣品不同位置進行多點測量。
  部分高級型號帶有顯微鏡或攝像頭,用于精確定位測量區(qū)域。
  接地/屏蔽:良好的接地設(shè)計,減少電磁干擾。
  3、電氣測量單元(Electrical Measurement Unit)
  這是儀器的“大腦”和“心臟”,負責產(chǎn)生電流、測量電壓并計算結(jié)果。
  恒流源(Constant Current Source):
  向外側(cè)兩個探針提供一個高度穩(wěn)定、可調(diào)的直流電流(I),范圍通常從微安(μA)到毫安(mA)。
  電流的穩(wěn)定性直接影響測量精度。
  高輸入阻抗電壓表(High-Impedance Voltmeter):
  測量內(nèi)側(cè)兩個探針間的電壓差(V)。
  輸入阻抗高(>10¹²Ω),確保流過電壓測量回路的電流極小,幾乎不產(chǎn)生額外壓降,保證電壓測量的準確性。
  歐姆表/電阻率計算模塊:
  內(nèi)置處理器,根據(jù)測得的電流(I)和電壓(V),利用預(yù)設(shè)的幾何修正公式自動計算出:
  電阻率ρ(單位:Ω·cm)
  方塊電阻Rs(單位:Ω/□或ohms per square)
  計算公式(理想無限大薄樣品):Rs=(π/ln2)*(V/I)≈4.532*(V/I)
  4、控制與顯示系統(tǒng)(Control and Display System)
  控制面板/觸摸屏:
  用于設(shè)置測量參數(shù),如測試電流大小、測量模式(電阻率/方阻)、測量時間、探針間距等。
  數(shù)字顯示屏:
  實時顯示測量結(jié)果(V,I,R,Rs,ρ)、單位、狀態(tài)信息(如“測量中”、“完成”)。
  功能按鍵:啟動/停止測量、切換模式、數(shù)據(jù)存儲等。
  5、電源系統(tǒng)(Power Supply)
  為恒流源、電壓表、控制系統(tǒng)和可能的驅(qū)動電機提供穩(wěn)定的工作電壓。
  可能是內(nèi)置電池(便攜式)或外接交流電源適配器。
  6、連接線纜(Cables)
  探針線纜:多芯屏蔽電纜,將四個探針分別連接到電氣測量單元的對應(yīng)通道,確保信號傳輸穩(wěn)定,減少干擾。
  電源線:連接外部電源。
  7、(可選)輔助功能組件
  計算機接口(USB,RS232,Ethernet):用于數(shù)據(jù)導(dǎo)出、遠程控制或集成到自動化系統(tǒng)。
  數(shù)據(jù)存儲功能:可存儲多組測量數(shù)據(jù)。
  溫度控制臺:用于研究材料電阻率隨溫度的變化。
  自動探針臺:在半導(dǎo)體晶圓測量中,可自動定位和測量多個點。

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