《光伏材料检测技术》课件-四探针法检测

四探针法检测主讲教师：目录CONTENTS01.查询国家检测标准02.检测原理及方案03.检测组织实施04.检测结果分析查询国家标准PART01一、查询国家标准检测原理及方案PART02二、检测原理及方案（一）基本原理四探针法用针距约为1mm的四根探针同时压在样品的平整表面上，如图所示，利用恒流源给外面的两根探针通以电流，然后在中间两根探针上用电位差计或其他高输入阻抗的电压表测量电压降，再根据下面的公式计算出样品的电阻率：

二、检测原理及方案（一）基本原理mA电位差计检流计

式中C称为四探针的探针系数，以cm为单位。C的大小取决于四探针的排列方式和针距。针距确定之后，探针系数C就是一个常数，与样品和其它测试条件无关。V23是探针2和探针3之间的电压(mV)，I是通过探针1和探针4流过样品的电流(mA)。二、检测原理及方案（二）公式推导假定它的电阻率是均匀的，假定它是半无限大的样品，假定有一个点电流源，电流在流入样品之后，就在样品内部分散开来。在以点电流源为球心的任一半径的半球面上，任何一点处的电流强度都是相等的。可以解出在样品内部的电位分布为：

Φ为距离点电流半径为r的半球面上任何一点的电位，I是电流大小，ρ是样品的电阻率。当电流流入样品时，Φ取正号。当电流自样品流出时，Φ取负号。式中二、检测原理及方案（二）公式推导电流流入时将在样品内均匀地扩展开，成放射状分布，等位面是半球形。电流流出时将在样品均匀地汇拢。二、检测原理及方案（二）公式推导电流I从探针1流入，从探针4流出，则探针1和探针4在样品上成为两个点电流源。二、检测原理及方案（二）公式推导这时在样品内任何一点的电位就等于这两个点电流源分别在该点形成的电位的叠加，可以得到在样品表面上探针2和探针3所在处的电位为：

二、检测原理及方案（二）公式推导可以得出在探针2和探针3之间的电位差：可以求出样品电阻率的表达式：二、检测原理及方案（二）公式推导若四根探针排列成一条直线，其间距分别为S1、S2和S3。

二、检测原理及方案（二）公式推导若四探针的三个间距相等，即：S1=S2=S3=S可得出探针系数C为：二、检测原理及方案（二）公式推导在实际测量工作中，常常令电流I（单位为mA）在数值上与探针系数C（单位为cm）的数值相等。在上式中，I=C，于是ρ=V23，即由探针2和探针3之间测得的电位差（单位是mV），在数值上就等于样品的电阻率（单位是Ω·cm）。二、检测原理及方案（三）测准条件分析样品的厚度及边缘到探针距离满足半无限大。01测量区域的电阻率应是均匀的。02四根探针应处于同一平面的同一条直线上。03四探针与试样应有良好欧姆接触。04二、检测原理及方案（三）测准条件分析电流通过样品不应引起样品的电导率发生变化。05少子注入效应，与电流密度有关，与注入处的表面状况和样品本身电阻率有关。06使用电位差计或高输入阻抗的电子仪器。07电流I在测量期间应保持恒定。08检测组织实施PART0301.方法原理三、检测组织实施（一）晶体硅电阻率测试作业指导02.仪器设备四探针法四探针测试仪样品检测工作台03.操作步骤三、检测组织实施（一）晶体硅电阻率测试作业指导在背板上电源插座插好电源线、四探针连接线，检查保险丝管有无松动。1打开背板上的电源开关（将I按下）此时面板上的数字表及各控制开关上均有指示灯点亮。2从左向右，察看控制开关，先将电流“1mA/10mA”置于“1mA”，“ρ/R”置于“ρ”，“校准/测量”档置于“校准”。303.操作步骤三、检测组织实施（一）晶体硅电阻率测试作业指导在将四探针压在样品上，此时数字表上显示的是测量电流，调节粗调、细调旋钮，调节数字表上数字与厚度修正系数表上的值相等，即I=C。4将最右边的按钮“校准/测量”置于“测量”状态，此时测量灯亮。503.操作步骤三、检测组织实施（一）晶体硅电阻率测试作业指导电流选择：电阻率≥1Ω·cm时选用1mA档测量。方块电阻≥10Ω/□时选用1mA档测量。电阻率≤1Ω·cm时选用10mA档测量。方块电阻≤10Ω/□时选用10mA档测量。603.操作步骤三、检测组织实施（一）晶体硅电阻率测试作业指导将“测量/校准”开关按至“校准”，当电流换档开关按到10mA灯亮，调节下面的粗、细调旋钮，调节数字表上数字与厚度修正系数表上的值相等，即I=C。7连续测量10次，每次将样品旋转20°左右，再求平均值。8三、检测组织实施（二）操作注意事项测试样品的探针到边缘及厚度的距离大于三倍针距以上，样品的几何尺寸必须近似满足半无限大。01四探针与试样应有良好的欧姆接触，针尖比较尖，与样品接触点为半球形，四探针应处于同一条直线上且间距相等。02电流I在测量期间应保持恒定，特别是压力不够时，接触电阻很大并且不稳定，造成测试电阻率值不断波动。（以不压坏晶体为前提）。03三、检测组织实施（二）操作注意事项四探针与测试样品接触时，不宜压的过紧，否则会压坏样品。04请勿用手直接接触硅片，需带手套。05检测结果分析PART04四、检测结果分析撰写检测报告书小结SUMMARY01四