電阻率:
電阻率是半導(dǎo)體材料最重要的特性參數(shù)之一,通過對其測量,可以掌握樣品中雜質(zhì)濃度的分布情況。因此,在半導(dǎo)體工業(yè)中,必須快速、準(zhǔn)確地對硅晶圓片電阻率進(jìn)行測量和分檔。 本文首先詳細(xì)分析了四探針電阻率測試原理,在比較了幾種測試方法的基礎(chǔ)上,確立了矩形四探針法,與國內(nèi)廠家現(xiàn)在普遍采用的直線四探針法相比,用矩形四探針法可以獲得更小的測量微區(qū),而且其游移偏差也小于直線四探針測量所產(chǎn)生的偏差。 在此基礎(chǔ)之上,將直流四探針測試方法與嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)出數(shù)字化智能四探針電阻率測試儀,詳細(xì)說明了各部分電路的組成及功能,以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)依據(jù)直流四探針法原理,采用由16位單片機(jī)MSP430控制的高穩(wěn)定度可編程恒流源電路和低溫漂、低噪聲可編程放大器電路,以及自動量程轉(zhuǎn)換電路等部分構(gòu)成測量回路,使得該儀器能夠自動識別待測樣品的電阻率,并根據(jù)電阻率大小自動切換量程,既可以獨(dú)立工作,又可以通過RS-232接口與PC機(jī)通信,大大提高了該測試儀的數(shù)據(jù)處理能力和測量精度,而且操作十分方便高效。該測試儀有較高的實(shí)用價值和發(fā)展前景。
概述:
絕緣材料體積電阻率試驗(yàn)儀(廠家)既可測量高電阻,又可測微電流。采用了美國In公司的大規(guī)模集成電路,使儀器體積小、重量輕、準(zhǔn)確度高。以雙3.1/2 位數(shù)字直接顯示電阻的高阻計(jì)和電流。量限從1×104Ω ~1×1018 Ω,是目前國內(nèi)測量范圍zui寬,準(zhǔn)確度zui高的數(shù)字超高阻測量儀。電流測量范圍為2×10-4 ~1×10-16A。機(jī)內(nèi)測試電壓為10/50/100/250/500/1000V任意可調(diào)。絕緣材料的體積電阻率和表面電阻率測試儀具有精度高、顯示迅速、性好穩(wěn)定、讀數(shù)方便, 適用于防靜電產(chǎn)品如防靜電鞋、防靜電塑料橡膠制品、計(jì)算機(jī)房防靜電活動地板等電阻值的檢驗(yàn)以及絕緣材料和電子電器產(chǎn)品的絕緣電阻測量。除能測電阻外,還能直接測量微弱電流。
高阻計(jì)法測定高分子材料體積電阻率和表面電阻率
高分子材料的電學(xué)性能是指在外加電場作用下材料所表現(xiàn)出來的介電性能、導(dǎo)電性能、電擊穿性質(zhì)以及與其他材料接觸、摩擦?xí)r所引起的表面靜電性質(zhì)等。最基本的是電導(dǎo)性能和介電性能,前者包括電導(dǎo)(電導(dǎo)率γ,電阻率ρ=1/γ)和電氣強(qiáng)度(擊穿強(qiáng)度Eb);后者包括極化(介電常數(shù)εr)和介質(zhì)損耗(損耗因數(shù)tgδ)。共四個基本參數(shù)。
種類繁多的高分子材料的電學(xué)性能是豐富多彩的。就導(dǎo)電性而言,高分子材料可以是絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體,如表1所示。多數(shù)聚合物材料具有電絕緣性能,其電阻率高、介電損耗小,電擊穿強(qiáng)度高,加之又具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性及易成型加工性能,使它比其他絕緣材料具有更大實(shí)用價值,已成為電氣工業(yè)的材料。高分子絕緣材料必須具有足夠的絕緣電阻。絕緣電阻決定于體積電阻與表面電阻。由于溫度、濕度對體積電阻率和表面電阻率有很大影響,為滿足工作條件下對絕緣電阻的要求,必須知道體積電阻率與表面電阻率隨溫度、濕度的變化。
表1 各種材料的電阻率范圍
材料 | 電阻率(Ω·m) | 材料 | 電阻率(Ω·m) |
超導(dǎo)體導(dǎo)體 | ≤10-810-8~10-5 | 半導(dǎo)體 絕緣體 | 10-5~107; 107~1018 |
除了控制材料的質(zhì)量外,測量材料的體積電阻率還可用來考核材料的均勻性、檢測影響材料電性能的微量雜質(zhì)的存在。當(dāng)有可以利用的相關(guān)數(shù)據(jù)時,絕緣電阻或電阻率的測量可以用來指示絕緣材料在其他方面的性能,例如介質(zhì)擊穿、損耗因數(shù)、含濕量、固化程度、老化等。表2為高分子材料的電學(xué)性能及其研究的意義。
表2 高分子材料的電學(xué)性能及測量的意義
電學(xué)性能 | 電導(dǎo)性能 | ①電導(dǎo)(電導(dǎo)率γ,電阻率ρ =1/γ) |
②電氣強(qiáng)度(擊穿強(qiáng)度Eb) | ||
介電性能 | ③極化(介電常數(shù)εr) | |
④介電損耗(損耗因數(shù)tanδ) | ||
測量的意義 | 實(shí)際意義 | ①電容器要求材料介電損耗小,介電常數(shù)大,電氣強(qiáng)度高。 |
②儀表的絕緣要求材料電阻率和電氣強(qiáng)度高,介電損耗低。 | ||
③高頻電子材料要求高頻、超高頻絕緣。 | ||
④塑料高頻干燥、薄膜高頻焊接、大型制件的高頻熱處理要求材料介電損耗大。 | ||
⑤紡織和化工為消除靜電帶來的災(zāi)害要求材料具適當(dāng)導(dǎo)電性。 | ||
理論意義 | 研究聚合物結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)動。 |
絕緣材料體積電阻率試驗(yàn)儀(廠家)參數(shù)配置:
序號 | 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
1 | 電阻測量范圍及誤差 | 1×104~1×1017 Ω |
1×104~1×108 Ω±2% | ||
1×108~1×1010 Ω±5% | ||
1×1010~1×1012 Ω±10% | ||
1×1012~1×1014 Ω±20% | ||
2 | 直流測試電壓 | 10/50/100/250/500/1000V |
3 | 直流電壓誤差 | ±2% |
4 | 電源 | 220V 10A 50Hz |
5 | 消耗功率 | 約10W |
6 | 環(huán)境溫度 | 0~40℃ |
7 | 相對溫度 | ≤70% |
8 | 外形尺寸 | 370mm×450mm×200mm |
9 | 重量 | 約13kg |
序號 | 配置 | 數(shù)量/單位 |
1 | 儀器主機(jī) | 1臺 |
2 | 電源線 | 1根 |
3 | 測試線 | 3根 |
4 | 接地線 | 1根 |
5 | 說明書 | 1份 |
6 | 合格證 | 1張 |