四探针测试仪原理
发布时间： 2023-06-13 14:04:18 点击： 559
双电测四探针测试仪测量原理通过采用四探针双位组合测量技术，将范德堡测量方法推
广应用到直线四探针上。利用电流探针和电压探针的组合变换，进行两次电测量，其后计
算结果能自动消除由样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素所引起的，
对测量结果的不利影响。因而在测试过程中，在满足基本条件下可以不考虑探针间距、样品
尺寸及探针在样品表面上的位置等因素。这种动态地对以上不利因素的自动修正，显著降低
了其对测试结果的影响，从而提高了测量结果的准确度。其优点是目前广泛使用的常规四探
针测量方法根本办不到的。
使用本仪器时，由于不需要人为进行几何边界条件和探针间距的修正，因而对各种形状
的簿膜材料及片状材料有广泛的适用性。
双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式
将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行 I14V23 和 I13V24 组合测量，测量过程如下：
1. 进行I14V23组合测量：
电流Ｉ从１针→４针，从２、３针测得电压V23+；
电流换向，Ｉ从４针→１针，从２、３针测得电压V23-；
计算正反向测量平均值：V23＝(V23+ ＋ V23- )／2；
2. 进行I13V24组合测量：
电流Ｉ从１针→３针，从２、４针测得电压 V24+；
电流换向，Ｉ从３针→１针，从２、４针测得电压 V24-；
计算正反向测量平均值：V24＝(V24+ ＋ V24- )／2；
3. 计算（V23／V24）值；
（以上 V23、V24 均以 mV 为单位）；
4. 按以下两公式计算几何修正因子Ｋ：
若 1.18＜（V23 ／V24）≤1.38 时；
K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(1)
若 1.10≤（V23／V24）≤1.18 时；
K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(2)
5. 计算方块电阻 R□ ：
Ｒ□ ＝Ｋ·(V23／Ｉ) (单位：Ω／□) ； …(3)
其中：Ｉ为测试电流，单位：mA；
V23 为从２、３针测得电压 V23+和 V23-的平均值，单位：mV；
6. 若已知样品厚度W，可按下式计算样品体电阻率ρ：
ρ＝R□·W·F(W/S)／10 (单位：Ω.cm)； …(4)
其中：Ｒ□为方块电阻值，单位：Ω／□；
W 为样片厚度，单位：mm（W ≤3mm）；
S 为探针平均间距，单位：mm；
F(W/S) 为厚度修正系数.
广应用到直线四探针上。利用电流探针和电压探针的组合变换，进行两次电测量，其后计
算结果能自动消除由样品几何尺寸、边界效应以及探针不等距和机械游移等因素所引起的，
对测量结果的不利影响。因而在测试过程中，在满足基本条件下可以不考虑探针间距、样品
尺寸及探针在样品表面上的位置等因素。这种动态地对以上不利因素的自动修正，显著降低
了其对测试结果的影响，从而提高了测量结果的准确度。其优点是目前广泛使用的常规四探
针测量方法根本办不到的。
使用本仪器时，由于不需要人为进行几何边界条件和探针间距的修正，因而对各种形状
的簿膜材料及片状材料有广泛的适用性。
双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式
将直线四探针垂直压在被测样品表面上分别进行 I14V23 和 I13V24 组合测量，测量过程如下：
1. 进行I14V23组合测量：
电流Ｉ从１针→４针，从２、３针测得电压V23+；
电流换向，Ｉ从４针→１针，从２、３针测得电压V23-；
计算正反向测量平均值：V23＝(V23+ ＋ V23- )／2；
2. 进行I13V24组合测量：
电流Ｉ从１针→３针，从２、４针测得电压 V24+；
电流换向，Ｉ从３针→１针，从２、４针测得电压 V24-；
计算正反向测量平均值：V24＝(V24+ ＋ V24- )／2；
3. 计算（V23／V24）值；
（以上 V23、V24 均以 mV 为单位）；
4. 按以下两公式计算几何修正因子Ｋ：
若 1.18＜（V23 ／V24）≤1.38 时；
K＝－14.696＋25.173(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(1)
若 1.10≤（V23／V24）≤1.18 时；
K＝－15.85＋26.15(V23／V24)－7.872(V23／V24)2
； …(2)
5. 计算方块电阻 R□ ：
Ｒ□ ＝Ｋ·(V23／Ｉ) (单位：Ω／□) ； …(3)
其中：Ｉ为测试电流，单位：mA；
V23 为从２、３针测得电压 V23+和 V23-的平均值，单位：mV；
6. 若已知样品厚度W，可按下式计算样品体电阻率ρ：
ρ＝R□·W·F(W/S)／10 (单位：Ω.cm)； …(4)
其中：Ｒ□为方块电阻值，单位：Ω／□；
W 为样片厚度，单位：mm（W ≤3mm）；
S 为探针平均间距，单位：mm；
F(W/S) 为厚度修正系数.
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