源表应用之四探针法测量半导体电阻率

简述

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种材料制成的长为1米，横截面积为1平方米的导体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。它反映物质对电流阻碍作用的属性，它与物质的种类有关，还受温度、湿度等因素的影响。在实际中我们可能需要测试一些薄而平的材料的电阻率或是涂层的电阻率，这时我们需要使用四探针测试的方法来测试。四探针测试法简单的来讲是将四个探针等距放置样品上，外侧两个探针提供电流，内部两个探针测试电压，然后通过测得的数据算出电阻率。

测试方法

测试电路如图5所示，

图5 四探针测试电阻率连接示意图

注意：在2线模式下搭建和拆除电路，禁止在4线模式下插拔。

电路搭建完成后，我们点击设置——输出设置，将源表调为4线前面板输出模式，然后点击测量，将源表设置为电流源模式，设置源限值，点击“OUTPUT”。得到测试值后通过计算公式计算电阻率。电阻率的计算公式为：

是2、3间测得的电压；

是1、4间提供的电流；

是样品厚度；

是样品直径与探针间距（s）之比和样品厚度与探针间距（s）之比决定的修正系数。如图6所示

图6 修正系数K值

取值K=K1K2，上面修正系数值可以通过查询四探针使用手册获得。

武汉普赛斯仪表自主研发的高精度源表（SMU），可以在输出电流时测试电压，也可以在输出电压时测试电流。输出电流范围从皮安级到安培级可控，测量电压分辨率高达微伏级。支持四线开尔文模式，适用于四探针测试，可以简化测试连接，得到准确的测试结果。

上位机软件指导电阻率测试步骤，测试方法清晰明确，即使不熟练的工程师也能迅速掌握测试方法。内置电阻率计算公式，测试结束后直接从电脑端读取计算结果，方便灵活的做后续处理分析系统主要由源测量单元、探针台和上位机软件组成。四探针可以通过前面板香蕉头或者后面板三同轴接口连接到源表上。