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1、半导体材料与器件测试技术课程实验指导书光电工程学院2012年8月实验一 半导体器件认知实验一、实验目的1、通过实验，获得对半导体器件基本的感性认识。2、通过实验，使同学认识MOS管的基本结构和功能。3、通过实验，可以使同学了解集成器件的布线及基本功能区域。二、实验内容1、了解半导体集成电路的发展历史及集成电路工艺的基本流程。2、利用显微镜观察半导体器件内部MOS管平面结构，分析其立体结构和功能。3、利用显微镜观察集成器件的布线方法及基本功能区域。三、预备知识1、 了解并掌握显微镜的正确使用方法。2、 注意事项：（1）、不得随意拆卸和调整显微镜的各个光路部件。（2）、为了使物镜和标本不致受到损伤
2、，调节聚焦时应注意不能使物镜与标本发生碰撞。（3）、不得触摸未冷却的光源周围。（4）、不得用物品挡住灯箱的通风口，以免灯箱的温度过高而烧坏灯泡。四、使用仪器及设备MA2001工业检验显微镜、53X正置金相显微镜。五、实验方法1、 打开显微镜光源的开关，调整光源到合适的亮度。2、 将被测物（标本）放置于物镜的下方，调整焦距到合适的位置。3、 仔细观察标本的内部结构，并作好记录。六、实验报告要求1、 通过认知实验以及对各种单管半导体器件及集成器件的观察，谈谈自己对半导体集成电路工艺流程的认识。2、 绘制出构成CMOS管平面结构和剖面结构的示意图，并标明源（S）、栅（G）、漏（D）。3、 绘制出光电
3、集成器件基本的功能框图（扫描电路和光电二极管电路部分）。实验二 晶体管主要参数及特性曲线的测试一、实验目的学习使用图示仪测量半导体二极管和三极管特性曲线和主要参数的方法。二、实验仪器YB4810A晶体管特性图示仪三、实验原理1晶体二极管是具有单向导电性能的半导体两极器件。它由一个PN结加上相应的引线和管壳组成，用符号“”表示，本符号中左边为正极，接P型半导体，右边为负极，接N型半导体。根据二极管制造时所用的材料不同可分为硅管和锗管两种：硅管的正向管压降一般为0.60.8V，锗管的正向管压降则一般为0.20.3V。加在二极管两端的电压U与通过该二极管的电流I之间的关系称二极管的伏安特性。二极管的
4、伏安特性曲线可以通过YB4810A型晶体管特性图示仪的测试直观得到。2晶体三极管是对电信号有放大作用的半导体器件，它由两个PN结组成，有NPN型和PNP型两种结构，分别用符号“”和“”表示。其中E为发射极，B为基极，C为集电极。根据晶体三极管在电路中的连接方式不同可分为共发射极、共基极和共集电极三种接法。由于共发射极接法应用最广，故本实验着重讨论共发射极接法的特性。三极管的主要特性参数有输入输出特性曲线、电流放大系数（hFE），反向饱和电流ICBO、穿透电流ICEO、集电极最大允许电流ICM和最大允许功耗PCM、反向击穿电压VCEO、截止频率fT等。由于实验学时所定等原因，本实验着重讨论以下两
5、项。（1）三极管的输出特性曲线是指在不同输入电流下，输出电流随输出电压的变化关系曲线。共发射极接法的输出特性曲线是指基极电流IB为常数时，集电极电流IC随集电极与发射极之间的电压VCE而变化的关系曲线。其关系式为IC=f (VCE)（2）三极管电流放大系数有直流（0）和交流（）之分，即因为一般三极管的输出特性曲线间距基本相等，且ICEO0 ，所以0，即在应用中通常不分交直流，都用表示。在三极管的输出特性曲线中得到对应的IC和IB之后，即可计算出值。不同型号的管子，的变化，其IB的取值都有些不同,具体根据测试条件和图示仪阶梯选择开关而定。四、实验内容和步骤1二极管的输入特性曲线和稳压管的反向击穿
6、特性曲线的测试 分别选用一只常用的二极管和稳压管，用YB4810A型图示仪测量显示出输入特性曲线和反向击穿特性曲线（具体测量方法见YB4810A型图示仪使用说明），在曲线上分别设定工作点Q和Q1,然后按比例进行测画和记录（如图21所示），并分别标注ID、UD、IZ和UZ的具体数值、单位和正负号。然后说明所测二极管和稳压管的型号等。2三极管输出特性曲线的测试根据YB4810A型图示仪的操作使用方法，选用一只常用型三极管，用YB4810A型图示仪测量显示出输出特性曲线，并按比例测画下来，并且在曲线的中上方选读记录一组IB和IC的值，并计算出的值，即=IC/IB。五、实验注意事项用晶体管图示仪测量晶
7、体管的特性曲线和参数时，所加的电压、电流以及功耗都不能超过允许值。六、实验报告要求1 根据实验测试情况，画出所测器件的全部特性曲线，在对应的坐标轴上标注单位，在曲线测试点（线）上标注测试结果，包括正负号、数值和单位，并计算出三极管的电流放大系数=IC/IB的值。2实验总结体会及其他。实验三 高频光电导法测量硅中少子寿命一、 实验目的与意义非平衡少数载流子（少子）寿命是半导体材料与器件的一个重要参数。其测量方法主要有稳态法和瞬态法。高频光电导衰退法是瞬态测量方法，它可以通过直接观测少子的复合衰减过程，测得其寿命。本实验通过采用高频光电导衰退法测量高阻硅的少子寿命，加深学生对半导体非平衡载流子理论
8、的理解，使学生学会用高频光电导测试仪和示波器测量半导体少子寿命。二、 实验原理半导体在一定温度下，处于热平衡状态。半导体内部载流子的产生和复合速度相等。电子和空穴的浓度一定，如果对半导体施加外界作用，如光、电等，平衡态受到破坏。这时载流子的产生超过了复合，即产生了非平衡载流子。当外界作用停止后，载流子的复合超过产生，非平衡少数载流子因复合而逐渐消失。半导体又恢复平衡态。载流子的寿命就是非平衡载流子从产生到复合经历的平均生存时间，以t来表示。下面我们讨论外界作用停止后载流子复合的一般规律。当以恒定光源来照射一块均匀掺杂的n型半导体时，将在半导体内部均匀地产生非平衡载流子n和p。设在t=0时刻停止
9、光照，则非平衡载流子的减少-dp/dt应等于非平衡载流子的复合率p（t）/t（1/t为非平衡载流子的复合几率。）即-dp/dt=p（t）/t （1-1）在小注入条件下，t为常量与p（t）无关，这样由初始条件： p（0）=（p）0可解得： p（t）=（p）0e-t/t（1-2） 由上式可以看出：1、 非平衡载流子浓度在光照停止后以指数形式衰减，p（）=0,即非平衡载流子浓度随着时间的推移而逐渐消失。2、 当t=t时，p（t）=（p）0/e。即寿命t是非平衡载流子浓度减少到初始值的1/e倍所经过的时间。因此，可通过实验的方法测出非平衡载流子对时间的指数衰减曲线，由此测得寿命值t。高频光电导衰减法测
10、量原理如图1所示，样品两端以电容耦合的方式与高频振荡源的输出和检波器的输入端相连接。其等效电路如图2所示。C0为耦合电容，R为样品电阻。图1-1 高频光电导衰退法测量原理图振荡源产生的高频电流通过样品。无光照时，样品的电导率s0=q（nn0+pp0）为一定值，故高频电流的幅值恒定。如图3（a）所示。i=Imeit。有光照时，由于样品中产生了非平衡载流子，样品的电导率增大，引起一附加电导Ds。图1-2 测量等效电路图图1-3 样品中高频电流的幅值变化Ds=pnDn+qpDp=q（n+p）Dp （1-3）光照停止后，非平衡载流子将由于复合而减少，附加电导逐渐减少，样品的电阻增大，回路电流的幅度又恢
11、复到光照前的水平。（3）式应用了Dn=Dp，这是因为光生载流子是成对产生的。实际上，Di=DI0e-t/t，DI0为恒定光照下的电流增量，它只与光照照度有关。从而回路电流为： i=i0+Di=Imejt+DI0et/ （1-4）即光照后回路高频电流的幅度受到了样品光电导变化的调制，其波形变化如图3（b）所示。这种光电导调制的高频电流在R0上产生相应的高频电压调幅波： V=ImR0ejt+DI0R0et/=Vmejt+DV0et/（1-5）这个高频电压调幅波经过检波电路，将其中的幅度衰减信号解调出来，再经过宽带放大器放大后，送至示波器上得到电压的指数衰减曲线： DV=DV0et/（1-6）由曲线
12、取DV衰减到1/e的时间，即为少子寿命t，如图4所示。图1-4 DV衰减曲线三、 实验内容采用高频光电导衰退法测量单晶硅的少子寿命，改变光强和闪光频率,看光强和闪光频率对少子寿命测量的影响。四、 实验仪器与样品HM-HLT03型高频光电导衰退法测少子寿命测试仪，GOS6103型双踪示波器。高阻硅片样品。五、 实验步骤（一）准备1.按图5将测试仪与示波器连接好。2.抽出测试仪活动仓门，放入待测样品后，将仓门关紧，以防在测量时有强光逸出，影响调试与读数。3.先打开示波器电源，在无信号输入的情况下调节示波器的初始状态。将“输入”放在交流，“方式”放在Y1，“扫描方式”放在自动，调节“位移”旋钮，使光
13、标成为一条直线，并与显示屏上的标准曲线横轴相重合。4.将测试仪的频率调节和“光强调节”调至最小，打开测试仪电源。 GOS6103型示波器少子寿命测试仪专用测试线图1-5 少子寿命测量系统（二）测试1.少子寿命测试仪工作，闪光管放电，光强指示随着每次放电而抖动。测试仪前置面板上“频率调节” 、“光强调节”旋钮可调节光照闪烁频率与光强，按顺时针方向增大，一般测试使用时，频率约在1HZ2HZ之间，光强调节旋钮位置约为230V。在测量时，如果图形曲线发生截波失真现象，则应该将光强幅度减小。2.测试过程中的调节重点是示波器，先将“扫描方式”放在常态，对示波器显示系统进行粗调，主要调节“电压/格”，“时间
14、/格”旋钮，将荧光曲线调节到与标准曲线基本吻合，如果没有荧光曲线出现，或者荧光曲线图形质量较差，就利用“电平”旋钮调整至满意为止。 3.最后用“电压/格” 旋钮的微调使荧光曲线与标准曲线完全重合，如遇图形曲线有杂波，可以通过继续微调“电平”旋钮来改善图形的质量。4.以上的步骤完成后，把测试仪上的“闪光频率”减小，就可以进行读数了。记录示波器的“电压/格”，“时间/格”值。5.改变光强和闪光频率,看光强和闪光频率对少子寿命测量的影响。六、 实验报告要求1、 数据处理电压幅值衰减到最大值的1/e的对应时间即为所测少子寿命。测出的少子寿命值为：t =“时间/格”值格数。2、 思考题1） 、光强和闪光
15、频率对少子寿命测量有什么影响？2） 、30MHz高频信号在测量中的作用是什么？以直流光电导之R关系直接代人高频电导的分析中，是否引进误差?为什么？实验四 MOS结构高频C-V特性测量一、实验目的与意义采用高频电压-电容（C-V）特性测量，可以获得MOS结构参数：二氧化硅层的厚度，衬底硅掺杂类型、浓度，以及二氧化硅层中电荷密度。通过本实验全过程的操作及数据处理，使学生加深对所学半导体物理及器件中MOS结构基础理论的理解，掌握用C-V法测定MOS结构样品参数。二、实验原理MOS结构如图1a所示，它类似于金属和介质形成的平板电容器。但是由于半导体中的电荷密度比金属中的小得多，所以充电电荷在半导体表面
16、形成的空间电荷区有一定的厚度（微米量级），而不象金属中那样，只集中在一薄层（0.1nm）内。半导体表面空间电荷区的厚度随外加偏压VG而改变，所以MOS电容是微分电容。+a 结构示意图； b 等效电路； c p-SiMOS理想C-V曲线图4-1 MOS结构 （4-1）式中QG是金属电极上的电荷面密度，A是电极面积。理想情形可假设MOS结构满足下列条件： 金属-半导体间的功函数差为零； SiO2层中没有电荷； SiO2与半导体界面处不存在界面态。偏压VG一部分降在SiO2上，记为Vo，一部分降在半导体表面空间电荷区，记为Vs，即：VG=Vo+Vs (4-2)Vs又叫表面势。考虑到半导体空间电荷区电
17、荷和金属电极上的电荷数量相等、符号相反，有: (4-3) 式中Qs为半导体表面空间电荷区电荷面密度。将（4-2）、（4-3）代入（1）式，有： （4-4） （4-4）式表明MOS电容是Co和Cs串联而成，其等效电路为图1 b所示。其中Co是以SiO2为介质的氧化层电容，它的数值不随VG 改变，Cs是半导体表面空间电荷区电容，其数值随VG改变，因此，有： （4-5） （4-6） 式（4-5）表明Co与氧化层其厚度成反比，而与外加偏压无关。 分别为真空介电常数和二氧化硅相对介电常数。由式（4-6）看，Cs的大小主要由空间电荷区单位面积电量Qs随表面势Vs的变化率大小而定。P型Si硅衬底理想MOS结
18、构的高频C-V特性曲线如图1 c所示。图中V轴表示外加偏压VG，C轴是总电容CG。最大电容CmaxCo，最小电容Cmin和最大电容Cmax之间有如下关系： (4-7)式中为半导体的相对介电常数。当Vs=0时，半导体表面能带平直，称为平带。平带时，对应的偏压称为平带电压，记为VFB。显然，对于理想MOS结构，VFB=0。此时对应的电容称为平带电容，记为CFB。对于给定的MOS结构，归一化平带电容有如下关系： （4-8）现在考虑实际的MOS结构。由于SiO2中总是存在电荷（通常都为正电荷），且金属-半导体接触的功函数Wm和Ws并不相等，因此VFB也就不为零。若不考虑界面态，有下式： （4-9）式中
19、QO是SiO2中电荷的等效面密度，它包括可动电荷QI和固定电荷Qf二部分。“等效”是指把SiO2中随机分布的电荷对VFB的影响看成是集中在Si-SiO2界面处的电荷对VFB的影响。Vms是金属-半导体接触电势差， （4-10） 图4-2 铝栅P-SiMOS结构C-V特性对于铝栅p-Si MOS结构，Vms大于零，Q0也大于0（正电荷），所以VFB0，如图4-2所示，曲线1是在常温下测得的，曲线0为理想MOS结构曲线。若Vms已知，利用4-9和4-10式，可将氧化层中的等效电荷面密度求出。三、实验内容采用高频C-V测试方法，测量MOS结构的多个特性参数：衬底硅掺杂类型、浓度，二氧化硅层的厚度，以
20、及二氧化硅层中等效电荷密度。四、实验仪器、样品HM-CV03型智能化C-V特性测试系统，包括：高频C-V特性测试仪，计算机控制系统，多功能探针台。HM-CV03型智能化C-V特性测试系统如图4-3所示。另有MOS结构样品若干片。图3 HM-CV03型智能化C-V特性测试系统示意图五、实验操作步骤采用HM-CV03型智能化C-V特性测试系统进行测试时，按下列步骤操作：（1） 将MOS样片放置在探针台上，Si片底面朝下与探针台的金属台面接触，探针与Si片上金属电极接好，连接探针台、C-V特性测试仪及计算机。（2） 打开高频C-V特性测试仪的电源。（3） 打开计算机，鼠标双击计算机中的“哈工大C-V
21、测试系统”图标，进入C-V测试系统界面。（4） 进行系统设定：初始电压，一般设为-20V；终止电压，一般设为20V；扫描时间，一般设为10s；扫描频率，一般设为100ms。（5） 在C-V测试系统界面点击“测量”按钮，观察被测MOS电容随电压的变化特性，记录/保存C-V曲线。六、实验报告要求1、数据处理1）、由C-V曲线形状判断衬底掺杂类型；2）、由C-V曲线，与公式（5）和（7）求出二氧化硅厚度d0及衬底掺杂浓度N；3）、利用（8）式求出CFB；4）、利用C-V曲线确定VFB；5）、利用查表求出Vms；6）、利用（10）式求出Q0。2、思考题1）、分析所测曲线及数据与理论是否相符?公式中常数
22、：0：8.854*10-12 F/m; rs: 11.9; r0 : 3.9; A=0.196mm2KT(室温300K): 0.026eV; ni: 1.5*1010/cm3; q: 1.602*10-19C实验五 半导体材料位错的显示及晶向的确定一、实验目的 （1）掌握光学显微镜的使用方法 （2）熟悉半导体材料硅单晶片的位错显示方法 （3）掌握通过晶体位错缺陷形状来确定晶向的方法二、测试仪器与样品MA1001反射式工业检验显微镜、硅单晶片。三、实验原理 在硅单晶中，有位错的地方其原子的排列失去规则性，结构比较松散，在这里的原子具有较高的能量，并受到较大的张力，因此在位错线和表面相交处很容易被
23、腐蚀形成凹下的坑，即所谓腐蚀坑，我们正是利用这个特性来显示位错的。 硅的晶体结构是金刚石结构，对应的晶向如图所示。(a)（100）晶面 (b) （110）晶面 (c) （111）晶面图1 简单立方晶系中典型的晶向由于位错是一种线缺陷，晶格畸变是沿着一条线延伸下来的，贯穿于整个晶体，终止在表面或形成闭环，因此在表面的交点是一个点状小区域。在腐蚀液作用下择优腐蚀形成蚀坑。在（111）晶面为表面时，其蚀坑是一倒置正四面体（三角锥体），从表面看呈实心三角形。在（100）晶面为表面时，其蚀坑是一倒置四棱锥体，从表面看呈实心正方形。在（110）晶面为表面时，其蚀坑为两个对顶三角锥体，从表面看呈两个对顶实心
24、等腰三角形。其蚀坑大小随腐蚀时间增加而增大，蚀坑数量不变。 （a）(111)面 (b)（100）面 (c)(110)面图2 不同晶面位错腐蚀坑示图位错有两种基本类型：刃型位错和螺型位错，刃型位错发生在额外的原子半平面的终端，如果晶体受到图示的切应力，晶体将会由于化学键沿着切应力方向移动二发生变形，产生位错。已经存在的位错受力作用时，将会以滑移方式在滑移面上沿着垂直于位错线的方向运动位错线与滑移矢是相互垂直的，这种位错为刃型位错，就象一个刀边或刀刃一样，如图3所示。如果滑移面与滑移方向变成一个连续螺旋面，这种位错为螺型位错，如图4所示。 图3 刃型位错与晶体表面的交点图4 螺旋位错形成示意图四、
25、实验内容观察晶体表面缺陷，根据腐蚀坑形状确定晶体的晶向。 五、显微镜的结构和使用方法1、MA1001反射式工业检验显微镜的结构图如下567812341、目镜，2、物镜，3、载物台，4、基座，5、电源，6、微动调焦手轮，7、粗动调焦手轮，8、光源图3 MA1001反射式工业检验显微镜2、使用方法 用镊子把样品（腐蚀过的硅片）放到载物台上，先选用低倍镜进行调焦观察：眼看物镜，旋转粗动调焦手轮使镜筒徐徐下降，直到使物镜接近样品。左眼看目镜（右眼睁开），旋转粗动调焦手轮，使镜筒徐徐上升，直到看到缺陷，再用微动调焦手轮做微调，使缺陷图像清晰（动作要轻、要缓、防止镜头接触样品，以免压破样品，划伤镜头）。然
26、后再换用高倍镜头进行微调观察：换上高倍镜头后视野中即有模糊图像，调节细准焦螺旋使图像清晰。另外可以通过调节电压大小来改变光的强弱，以便观察样品。六、实验步骤1.观察晶体表面缺陷，确定晶体的晶向 用显微镜观察晶体表面缺陷结构形状，再通过对照图2所示来确定晶体的晶向。七、思考题 1.位错是怎样形成的？它们对器件都有什么影响? 2试探讨减少层错、位错的方法和途径？ 实验六 半导体电阻率和方阻测量的研究一 、实验意义电阻率是半导体材料的重要电学参数之一, 可以反映出半导体内浅能级替位杂质浓度，薄层电阻是表征半导体掺杂浓度的一个重要工艺参数。测量电阻率与薄层电阻的方法很多，如二探针法、扩展电阻法等。而四
27、探针法是目前广泛采用的标准方法，它具有操作方便，精度较高，对样品的几何形状无严格要求等特点。二、实验目的1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理；2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法；3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。三、实验原理测 量原理：将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在 1、4 探针间通以电流 I(mA)，2、3 探针间就产生一定的电压 V(mV)(如图1)。测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，可分别按以下公式计算样品的电阻率、方块电阻、电阻：图.直线四探针法测试原理图V1234 . 薄圆片(厚度4mm)电阻率： F（D/
28、S） F（W/S） W Fsp cm (1)其中：D样品直径，单位：cm或mm，注意与探针间距S单位一致；S平均探针间距，单位：cm或mm，注意与样品直径D单位一致(四探针头合格证上的S值)；W样品厚度，单位：cm，在F(W/S)中注意与S单位一致；Fsp探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；F(D/S)样品直径修正因子。当D时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)样品厚度修正因子。W/S0.4时，F(W/S)值由附表C查出；I1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V2、3探针间取出的电压值，单位mV；. 薄层方块电阻： F
29、（D/S）F（W/S） Fsp / (2)其中：D样品直径，单位：cm或mm，注意与探针间距S单位一致；S平均探针间距，单位：cm或mm，注意与样品直径D单位一致(四探针头合格证上的S值)；W样品厚度，单位：cm，在F(W/S)中注意与S单位一致；Fsp探针间距修正系数(四探针头合格证上的F值)；F(D/S)样品直径修正因子。当D时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)样品厚度修正因子。W/S0.4时，F(W/S)值由附表C查出；I1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.1(第6页表5.1)；V2、3探针间取出的电压值，单位mV；双面扩散层方块电阻可按无
30、穷大直径处理，此时F(D/S)=4.532，由于扩散层厚度W远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时=4.532Fsp单面扩散层、离子注入层、反型外延层方块电阻此时F(D/S)值应根据D/S值从附表C中查出。另外由于扩散层、注入层厚度W远远小于探针间距，故F(W/S)=1，此时有 F（D/S）Fsp. 棒材或厚度大于 4mm 的厚片电阻率：当探头的任一探针到样品边缘的最近距离不小于 4S 时，测量区的电阻率为： cm (3)其中：C2S为探针系数，单位：cm (四探针头合格证上的C值)；S 的取值来源于:1/S=（1/S1 +1/S3 1/(S1+S3) 1/(S2+S3)），S1为(1-2
31、)针、S2为(2-3)针、S3 为(3-4)针的间距，单位：cm；I1、4探针流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V2、3探针间取出的电压值，单位mV；. 电阻的测量：应用恒流测试法，电流由样品两端流入同时测量样品两端压降。样品的电阻为： (3)其中：I样品两端流过的电流值，单位mA,选值可参考表5.2(第6页表5.2)；V样品两端取出的电压值，单位mV；四、实验装置：仪器分为电气部分、测试架两大部分，可以根据测试需要安放在一般工作台或者专用工作台上。仪器电气原理如下图所示220V电源滤波(一)滤波稳压(二)恒流电流选档换向控制样品测试A/D转换显示并行通讯接口计算机
32、显示器打印机 4仪器面 板说明 RTS-8型四探针测试仪主要由主机(电气测量装置)、测试台、计算机组成，三部分独立放置，通过连接线联接。该四探针测试仪亦可脱离计算机单独使用。- 18 - RTS-8型四探针测试仪仪表前面板说明W2W1UK1K2K3K4K5LPK10K9K8K7K6项目说明K1,K2,K3,K4,K5,K6测量电流量程选择按键，共6个量程,当按相应的量程时，此量程按钮上方的指示灯会亮。K7“R /”测量选择按键，即是测量样品的方块电阻还是电阻率的选择按键，开机时自动设置在“ ”位。按下此按键会在这两种测量状态下切换，按键上方的相应的指示灯会亮表示现处的测量类别。K8“电流/测量
33、“方式选择按键，开机时自动设置在“I”位；按下此按键会在这两种模式下切换，按键上方的相应的指示灯会亮表示现处的状态。即当处在“I”时表示数据显示屏显示的是样品测量电流值，用户可根据测量样品调节量程按键或电位器获得适合样品测量的电流。当在“/ R”时表示现处于测量模式下，数据显示屏显示的是方块电阻或电阻率的测量值。K9电流换向按键，按键上方的灯亮时表示反向。灭时表示正向。K10低阻测试扩展按键(只在100mA量程档有效),按键上方的灯指示开、关的状态。W1,W2W1 电流粗调电位器；W2 电流细调电位器。P与计算机通讯的并口接口。L显示测试值的数据显示屏，在不同的测试状态下分别用来显示样品的测试
34、电流值、方块电阻测量值、电阻率测量值。U测试值的单位指示灯。备注：连机测量时用户只需对前面板电位器W1、W2进行操作（调节样品测试电流值）。前面板的其它按键用户不需在主机上操作，在测量时完全由计算机 RTS-4四探针测试仪仪表前面板说明W2W1LUPK4K3K1K6K7K5K2项目说明K1,K2,K3,K4测量电流量程选择按键，共4个量程,当按相应的量程时，此量程按钮上方的指示灯会亮。K5“R /”测量选择按键，即是测量样品的方块电阻还是电阻率的选择按键，开机时自动设置在“ ”位。按下此按键会在这两种测量状态下切换，按键上方的相应的指示灯会亮表示现处的测量类别。K6“电流/测量“方式选择按键，
35、开机时自动设置在“I”位；按下此按键会在这两种模式下切换，按键上方的相应的指示灯会亮表示现处的状态。即当处在“I”时表示数据显示屏显示的是样品测量电流值，用户可根据测量样品调节量程按键或电位器获得适合样品测量的电流。当在“/ R”时表示现处于测量模式下，数据显示屏显示的是方块电阻或电阻率的测量值。K7电流换向按键，按键上方的灯亮时表示反向。灭时表示正向。W1,W2W1 电流粗调电位器；W2 电流细调电位器。P与计算机通讯的并口接口。L显示测试值的数据显示屏，在不同的测试状态下分别用来显示样品的测试电流值、方块电阻测量值、电阻率测量值。U测试值的单位指示灯。备注：连机测量时用户只需对前面板电位器
36、W1、W2进行操作（调节样品测试电流值）。前面板的其它按键用户不需在主机上操作，在测量时完全由计算机控制。主机后面板安装情况如下图所示：1ONOFF INPUTPORTFUSE 220V4253 项目说明1电源开关2四探针探头连接插座3保险管4电源插座5输出控制端口 五、实验内容首先按后面板说明用连接电缆将四探针探头与主机连接好，接上电源，再按以下步骤进行操作：1. 开启主机电源开关，此时“R”和“I”指示灯亮。预热约10分钟；2. 估计所测样品方块电阻或电阻率范围:RTS-8型四探针测试仪按表5.1和表5.2选择适合的电流量程对样品进行测量，按下 K1 (1uA)、K2(10uA)、K3(1
37、00uA)、K4(1mA)、K5(10mA)、K6(100mA)中相应的键选择量程；(如无法估计样品方块电阻或电阻率的范围，则可先以“10A”量程进行测量，再以该测量值作为估计值按表5.1和表5.2选择电流量程得到精确的测量结果）方块电阻测量时电流量程选择表(推荐)方块电阻(/)电流量程200001uA电阻率测量时电流量程选择表(推荐)电阻率(cm)电流量程30001uA表 5.1 表 5.2RTS-4型四探针测试仪按表5.3和表5.4选择适合的电流量程对样品进行测量，按下 K1 (0.1mA)、K2(1mA)、K3(10mA)、K4(100mA)中相应的键选择量程；(如无法估计样品方块电阻或
38、电阻率的范围，则可先以“0.1mA”量程进行测量，再以该测量值作为估计值按表5.3和表5.4选择电流量程得到精确的测量结果）方块电阻测量时电流量程选择表(推荐)方块电阻(/)电流量程2000.1mA电阻率测量时电流量程选择表(推荐)电阻率(cm)电流量程30 0.1mA表 5.3 表 5.43. 确定样品测试电流值:放置样品，压下探针，使样品接通电流。主机此时显示电流数值。调节电位器W1和W2，即可得到所需的测试电流值。推荐按以下方法，根据不同的样品测试类别计算出样品的测试电流值，然后调节主机电位器使测试电流为此电流值，即可方便得到需要测试样品的精确测试结果。. 测试薄圆片（厚度4mm）的电阻
39、率：按以下公式:(详细说明见“实验原理”) V/I F（D/S）F（W/S）W Fsp 10n （cm） 选取测试电流I：I= F（D/S） F（W/S） W Fsp10n。(式中各参数按“实验原理”中的定义可分别得出，n是整数与量程档有关)然后按此公式计算出测试电流数值。 在仪器上调整电位器“W1”和“W2”，使测试电流显示值为计算出来测试电流数值。 按以上方法调整电流后, RTS-8型四探针测试仪按“K8”键选择“R /”（或RTS-4型四探针测试仪按“K6”键选择“R /”）, RTS-8型四探针测试仪按“K7”键选择“”(或RTS-4型四探针测试仪按“K5”键选择“”),仪器则直接显示
40、测量结果(cm)。然后RTS-8型四探针测试仪按“K9”键进行正反向测量(或RTS-4型四探针测试仪按“K7”键进行正反向测量)，正反向测量值的平均值即为此点的实际值。. 测试薄层方块电阻R：按以下公式:(详细说明见“实验原理”) V/I F（D/S） F（W/S） Fsp 10n （/） 选取测试电流I：I= F（D/S） F（W/S） Fsp10 n。（式中各参数按“实验原理”中的定义可分别得出，n是整数与量程档有关）然后计算出测试电流值。 在仪器上调整电位器“W1”和“W2”，使测试电流显示值为计算出来测试电流数值。 按以上方法调整电流后, RTS-8型四探针测试仪按“K8” 键选择“R /”(或 RTS-4型四探针测试仪按“K6” 键选择“R /”, 按“K7” 键选择“R ”（或RTS-4型四探针测试仪按“K5” 键选择“R ”）,仪器则直接显示测量结果(/)。然后按“K9”键进行正反向测量（或RTS-4型四探针测试仪按“K7” 键），正反向测量值的平均值即为此点的实际值。六、实验报告要求根据实验，完成一份完整的实验报告。计算薄圆片中心点、半径中点、距边缘6mm处的方块电阻和电阻率。七、思考题1、 分析