四探针原理｜双电测测量原理

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，其最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。丘山仪器四探针仪拥有高机械精度和长使用寿命，绝对定位精度为40 μm；重复定位精度为 5 μm；位移分辨率为1 μm。动态测试重复性（接近真实场景）可达 0.2%，为行业领先水平。

使用丘山仪器四探针电阻测试仪时，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。

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双电测组合四探针法采用了以下二种组合的测量模式，见图 1。

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 ；

若 1.10≤（V₂₃／V₂₄）≤1.18 时；

K＝－15.85＋26.15(V₂₃／V₂₄)－7.872(V₂₃／V₂₄)² ；

5. 计算方块电阻 R□ ：

Ｒ□ ＝Ｋ·(V₂₃／Ｉ) (单位：Ω／□) ； 

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)；

其中：Ｒ□为方块电阻值；

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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