四探針電阻測試儀其結構分別如下

點擊次數：89 發布時間：2025-10-20

　　四探針電阻測試儀是一種用于測量物質電阻率、電阻及方塊電阻的專業設備，廣泛應用于半導體材料、薄層材料檢測以及化工、建材等行業。它基于四探針接觸法設計，通過外側兩探針施加穩定電流，內側兩探針測量電勢差，實現電流-電壓分離測量，有效消除接觸電阻和引線電阻的干擾，確保測量結果的高精度。

　　該儀器適配多種樣品形態，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，二代機型配備自動傳感測試架，減少探針與樣品接觸損傷。內置計算機可自動調整系數，通過接口實現數據存儲與導出，提升操作便捷性。

　　四探針電阻測試儀的主要結構：

　　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。

　　外側兩根探針：用于通入測量電流（I）。

　　內側兩根探針：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。

　　探針驅動/加載機構：

　　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。材質通常為絕緣或導電性可控的材料。

　　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域。

　　接地/屏蔽：良好的接地設計，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”，負責產生電流、測量電壓并計算結果。

　　恒流源(Constant Current Source)：

　　向外側兩個探針提供一個高度穩定、可調的直流電流（I），范圍通常從微安（μA）到毫安（mA）。

　　電流的穩定性直接影響測量精度。

　　高輸入阻抗電壓表(High-Impedance Voltmeter)：

　　測量內側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：

　　內置處理器，根據測得的電流（I）和電壓（V），利用預設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(Control and Display System)

　　控制面板/觸摸屏：

　　用于設置測量參數，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。

　　數字顯示屏：

　　實時顯示測量結果（V,I,R,Rs,ρ）、單位、狀態信息（如“測量中”、“完成”）。

　　功能按鍵：啟動/停止測量、切換模式、數據存儲等。

　　5、電源系統(Power Supply)

　　為恒流源、電壓表、控制系統和可能的驅動電機提供穩定的工作電壓。

　　可能是內置電池（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通道，確保信號傳輸穩定，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）：用于數據導出、遠程控制或集成到自動化系統。

　　數據存儲功能：可存儲多組測量數據。

　　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：在半導體晶圓測量中，可自動定位和測量多個點。

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