四探针电阻测试仪其结构分别如下

点击次数：24 发布时间：2025-10-20

　　四探针电阻测试仪是一种用于测量物质电阻率、电阻及方块电阻的专业设备，广泛应用于半导体材料、薄层材料检测以及化工、建材等行业。它基于四探针接触法设计，通过外侧两探针施加稳定电流，内侧两探针测量电势差，实现电流-电压分离测量，有效消除接触电阻和引线电阻的干扰，确保测量结果的高精度。

　　该仪器适配多种样品形态，包括块状、棒状及薄膜材料，测量范围覆盖电阻率10⁻⁴～10⁵Ω·cm，标准不确定度≤2%。其硬件配置先进，采用液晶显示屏与自动温度补偿系统，二代机型配备自动传感测试架，减少探针与样品接触损伤。内置计算机可自动调整系数，通过接口实现数据存储与导出，提升操作便捷性。

　　四探针电阻测试仪的主要结构：

　　1、四探针测试头(Four-Point Probe Head)

　　这是仪器最核心的传感部件，直接与样品接触。

　　四个探针(Probes)：

　　通常为等间距、直线排列的金属针（常用钨钢、铱或铂合金制成，硬度高、耐磨损）。

　　探针尖d非常尖锐（微米级），以减小接触面积，但需避免划伤样品。

　　外侧两根探针：用于通入测量电流（I）。

　　内侧两根探针：用于测量电压降（V）。

　　探针支架/探头座：

　　精密固定四个探针，确保其间距（s）恒定且精确（常见间距为1mm）。

　　通常采用绝缘材料（如陶瓷、特种塑料）制造，防止漏电。

　　探针驱动/加载机构：

　　可通过手动旋钮、杠杆或电动马达控制探针的垂直升降。

　　配备恒力弹簧或压力传感器，确保探针以恒定、可控的压力接触样品表面，避免压力过大损伤样品或过小导致接触不良。

　　2、样品台(Sample Stage)

　　平台：平坦、坚固的基座，用于放置待测样品。材质通常为绝缘或导电性可控的材料。

　　定位装置：

　　可能配备X-Y轴平移平台（手动或电动），方便在样品不同位置进行多点测量。

　　部分高级型号带有显微镜或摄像头，用于精确定位测量区域。

　　接地/屏蔽：良好的接地设计，减少电磁干扰。

　　3、电气测量单元(Electrical Measurement Unit)

　　这是仪器的“大脑”和“心脏”，负责产生电流、测量电压并计算结果。

　　恒流源(Constant Current Source)：

　　向外侧两个探针提供一个高度稳定、可调的直流电流（I），范围通常从微安（μA）到毫安（mA）。

　　电流的稳定性直接影响测量精度。

　　高输入阻抗电压表(High-Impedance Voltmeter)：

　　测量内侧两个探针间的电压差（V）。

　　输入阻抗高（>10¹²Ω），确保流过电压测量回路的电流极小，几乎不产生额外压降，保证电压测量的准确性。

　　欧姆表/电阻率计算模块：

　　内置处理器，根据测得的电流（I）和电压（V），利用预设的几何修正公式自动计算出：

　　电阻率ρ（单位：Ω·cm）

　　方块电阻Rs（单位：Ω/□或ohms per square）

　　计算公式（理想无限大薄样品）：Rs=(π/ln2)*(V/I)≈4.532*(V/I)

　　4、控制与显示系统(Control and Display System)

　　控制面板/触摸屏：

　　用于设置测量参数，如测试电流大小、测量模式（电阻率/方阻）、测量时间、探针间距等。

　　数字显示屏：

　　实时显示测量结果（V,I,R,Rs,ρ）、单位、状态信息（如“测量中”、“完成”）。

　　功能按键：启动/停止测量、切换模式、数据存储等。

　　5、电源系统(Power Supply)

　　为恒流源、电压表、控制系统和可能的驱动电机提供稳定的工作电压。

　　可能是内置电池（便携式）或外接交流电源适配器。

　　6、连接线缆(Cables)

　　探针线缆：多芯屏蔽电缆，将四个探针分别连接到电气测量单元的对应通道，确保信号传输稳定，减少干扰。

　　电源线：连接外部电源。

　　7、（可选）辅助功能组件

　　计算机接口（USB,RS232,Ethernet）：用于数据导出、远程控制或集成到自动化系统。

　　数据存储功能：可存储多组测量数据。

　　温度控制台：用于研究材料电阻率随温度的变化。

　　自动探针台：在半导体晶圆测量中，可自动定位和测量多个点。

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