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電阻率和方塊電阻測量原理

更新時間：2023-08-22

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Napson，一家生產(chǎn)和銷售兩種類型電阻測量系統(tǒng)的電阻率和方塊電阻測量儀器制造商：接觸式（4探針法等）和非接觸式（渦流法等）。方塊電阻測量的概述，以及我們的電阻測量技術(shù)和原理的概述。

電阻率和薄層電阻測量的三個基礎(chǔ)

電阻測量的定義

一般來說，電阻用于評估物質(zhì)和材料的導(dǎo)電性（導(dǎo)電的難易程度）。作為電阻的評價標(biāo)準(zhǔn)，下面的Ω（歐姆）可能很熟悉（很多人可能記得它是“歐姆定律"）。

電阻_（電阻）= Ω [讀數(shù)：歐姆]

? 表示電流流動困難程度的單位

R = V/I　* V = 電壓，I = 電流

用數(shù)字萬用表（絕緣電阻表）測量的絕緣電阻一般也以Ω為單位表示。

根據(jù)物質(zhì)或材料的形狀，電阻的單位也有所不同。根據(jù)測量對象的不同，有 JIS 等各行業(yè)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電阻單位。電阻的表示法是不同的。

除了電阻[Ω]之外，我們的電阻測量系統(tǒng)還支持以下兩種類型的電阻測量單位：電阻率[Ω·cm]和方塊電阻[Ω/□]。

電阻率 = Ω·cm [讀數(shù)：歐姆·厘米]

? 物質(zhì)的“體積電阻值"
*也用電阻率來表示。

主要用于表示硅片、塊體、導(dǎo)電橡膠、塑料等厚物體的電阻。

電阻：R的值由下式給出，其中ρ是電阻率，L是導(dǎo)體的長度，A是導(dǎo)體的橫截面積。

R = ρ × [L/A]

因此，電阻率：ρ的值由下式表示。

ρ = V/I × [A/L]

*如果單位為Ω·cm，則該值為1 cm x 1 cm x 1 cm的體積。根據(jù)被測物體的不同，可以用Ωm（歐姆表）來表示。

方塊電阻 = Ω/□ [讀作：歐姆每平方]

? 材料的“表面電阻"

主要用來表示薄膜、膜狀物質(zhì)等片狀物體的電阻。

一般而言，在表示三維電導(dǎo)率時，電阻用下式表示。

R = ρ × L/A = L/W × ρs

如果樣品長度：L和寬度：W均勻，則電阻：R和方塊電阻：ρs相等。

薄層電阻：ρs也可以表示為電阻率：ρ除以厚度：t所獲得的值。

接觸式：4探針法測量

在這里，我們將概述接觸式（4探針法）的電阻率和方塊電阻測量原理（原理的詳細(xì)信息在材料中解釋）。

4探針法主要用于接觸式，可測量1E-3(1m)至1E+9(1G)Ω/□級別的電阻范圍。
它是廣泛領(lǐng)域中電阻測量的基本測量方法。

在4探針方法中，根據(jù)以下步驟進(jìn)行測量。

(1)將四個針狀電極沿直線放置在測量樣品上。
(2)兩個外部探針之間通過恒定電流。
(3)通過測量兩個內(nèi)部探針之間發(fā)生的電位差來獲得電阻。

電阻率（比電阻）

方塊電阻

我們的4探針測量系統(tǒng)具有符合JIS和ASTM標(biāo)準(zhǔn)的測量方法和校正方法，特別受到硅相關(guān)用戶的極大信賴，并被用作行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)。

此外，為了可追溯性，我們使用符合美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)樣品作為設(shè)備校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行仔細(xì)的裝運(yùn)前檢查。

*四探針法和“四端子法"的測量原理相同，區(qū)別是與樣品接觸的電極部分的形狀。4 探針探頭的探針距離為 1mm = 測量點(diǎn)為 3mm，并且可以在比 4 探針小得多的點(diǎn)進(jìn)行測量。另外，無需像4端子法那樣在樣品上形成電極，從而能夠提高工作效率。

<4探針測量參考視頻：aist>

此外，Napson 的 4 探頭電阻測量裝置符合以下日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (JIS) 和美國材料與試驗(yàn)協(xié)會 (ASTM) 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)	JIS H 0602-1995	四探針法測量硅單晶和硅片的電阻率
日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)	JIS K7194-1994	導(dǎo)電塑料四探針法電阻率測試方法
美國測試與材料學(xué)會	ASTM F84-99 (SEMI MF84)	用串聯(lián)四點(diǎn)探針測量硅片電阻率的標(biāo)準(zhǔn)測試方法
	ASTM F374-00a	使用單配置程序的串聯(lián)四點(diǎn)探針測量硅外延層、擴(kuò)散層、多晶硅層和離子注入層的薄層電阻的標(biāo)準(zhǔn)測試方法
	ASTM F390-11	用共線四探針陣列測量金屬薄膜薄層電阻的標(biāo)準(zhǔn)測試方法
	ASTM F1529-97	采用雙配置程序的在線四點(diǎn)探針評估薄層電阻均勻性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法

非接觸式：渦流測量

在這里，我們將介紹非接觸式（渦流法）電阻率和方塊電阻測量原理的概要（原理的詳細(xì)內(nèi)容在資料中進(jìn)行了說明）。

渦流法主要用于非接觸式，可測量1E-3(1m)至1E+4(10k)Ω/□級的電阻范圍。
用于半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、液晶、新型碳基材料等廣泛領(lǐng)域的測量。
渦流法測量系統(tǒng)利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流來測量電阻。
非接觸測量探頭單元具有以恒定間隙布置在兩側(cè)（上和下）的探頭芯（磁性體）。

<非接觸測量探針單元的結(jié)構(gòu)>

●在渦流法中，按照以下步驟進(jìn)行測量。

(1)在探頭芯之間施加高頻以產(chǎn)生磁通量，當(dāng)插入樣品時，樣品中會產(chǎn)生渦流。
(2)此時，(1)樣品中流過渦電流→(2)樣品中消耗電流并產(chǎn)生功率損失
→(3)電路中的電流成比例減少。檢測該減小的電流值。
(3)由于檢測到的電流值和樣品電阻之間存在反比關(guān)系，因此可以根據(jù)電流值和薄層電阻的校準(zhǔn)曲線（計算公式）導(dǎo)出薄層電阻或電阻率。
（*計算電阻率時，需要樣品厚度信息）

<渦流測量參考視頻：aist>

.......（無法打開）