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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，一家生產和銷售兩種類型電阻測量系統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和原理的概述。

電阻率和薄層電阻測量的三個基礎

電阻測量的定義

一般來說，電阻用于評估物質和材料的導電性（導電的難易程度）。作為電阻的評價標準，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：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。

根據物質或材料的形狀，電阻的單位也有所不同。根據測量對象的不同，有 JIS 等各行業的工業標準規定的電阻單位。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：歐姆·厘米]

? 物質的“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是導體的長度，A是導體的橫截面積。

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、膜狀物質等片狀物體的電阻。

一般而言，在表示三維電導率時，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。
它是廣泛領域中電阻測量的基本測量方法。

在4探針方法中，根據以下步驟進行測量。

(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)通過測量兩個內部探針之間發生的電位差來獲得電阻。

電阻率（比電阻）

方塊電阻

我們的4探針測量系統具有符合JIS和ASTM標準的測量方法和校正方法，特別受到硅相關用戶的極大信賴，并被用作行業標準測量系統。

此外，為了可追溯性，我們使用符合美國國家標準技術研究院（NIST）標準的標準樣品作為設備校準的標準，進行仔細的裝運前檢查。

*四探針法和“四端子法"的測量原理相同，區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 = 測量點為 3mm，并且可以在比 4 探針小得多的點進行測量。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標準 (JIS) 和美國材料與試驗協會 (ASTM) 規定的標準。

日本工業標準	JIS H 0602-1995	四探針法測量硅單晶和硅片的電阻率
日本工業標準	JIS K7194-1994	導電塑料四探針法電阻率測試方法
美國測試與材料學會	ASTM F84-99 (SEMI MF84)	用串聯四點探針測量硅片電阻率的標準測試方法
	ASTM F374-00a	使用單配置程序的串聯四點探針測量硅外延層、擴散層、多晶硅層和離子注入層的薄層電阻的標準測試方法
	ASTM F390-11	用共線四探針陣列測量金屬薄膜薄層電阻的標準測試方法
	ASTM F1529-97	采用雙配置程序的在線四點探針評估薄層電阻均勻性的標準測試方法

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（原理的詳細內容在資料中進行了說明）。

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。
用于半導體、化合物半導體、液晶、新型碳基材料等廣泛領域的測量。
渦流法測量系統利用電磁感應產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（上和下）的探頭芯（磁性體）。

<非接觸測量探針單元的結構>

●在渦流法中，按照以下步驟進行測量。

(1)在探頭芯之間施加高頻以產生磁通量，當插入樣品時，樣品中會產生渦流。
(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系，因此可以根據電流值和薄層電阻的校準曲線（計算公式）導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）