品的电荷变化，采样电路对上述电荷变化进行采样、放大，数据采集卡通过模数转换将采样电路输送的信号发送到控制装置，控制装置根据信号得到每次电脉冲结束后采样电极上反映电荷变化的弛豫曲线，计算出弛豫时间，再由弛豫时间计算出样品电阻率。
[0022]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0023]1、本发明基于电容充放电原理对半导体电阻率进行检测，实现了非接触测量，同时结合三轴运动平台，可以获得整片或大面积的半绝缘半导体材料的电阻率分布图。
[0024]2、本发明三轴运动平台中采用高性能的直流无刷伺服电机、高精度的同步带直线导轨及高精度的滚珠丝杠导轨，在进行分布式扫描测试定位时，具有精度高的优点。
[0025]3、本发明基于电容充放电原理，可测电阻率范围可达16?10 9Ω.cm，由于采样电极直径只有I?2mm，因此测量分辨率最小可达Imm0
【附图说明】
[0026]图1为本发明的工作原理示意图。
[0027]图2为本发明中扫描运动系统的结构示意图。
[0028]图3为本发明中检测探头的结构示意图。
[0029]图4为本发明中氮气供应系统的结构示意图。
[0030]图5为本发明中样品吸附系统的结构示意图。
[0031]其中一主机柜；2—屏蔽罩；3—操作平台；4一样品台；5—样品；6—X轴运动机构-J一Z轴运动机构；8—Y轴运动机构；9一导轨安装支架；10—检测探头；11 一探头支架；12—金属套环外壳；13—采样电极；14一采样电路；15—聚四氟乙烯薄壁塑料管；16—氮气输送通道；17—氮气喷射孔；18—吸盘。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0033]实施例1
[0034]参见图1、2，本实施例基于电容充放电原理的半导体电阻率测绘仪，包括主机柜
1、屏蔽罩2、电源系统、脉冲电压发生电路、检测探头11、氮气供应系统、扫描运动系统、样品吸附系统、运动控制系统、数据采集卡、控制装置(工控机)、继电器开关系统、显示器等。氮气供应系统、控制装置、数据采集卡、脉冲电压发生电路以及电源系统均设置在主机柜中，屏蔽罩设置于主机柜顶部，采用活页及气弹簧支撑杆与主机柜连接，屏蔽罩在测试过程中始终覆盖整个操作平台3。下面对各个结构进行具体说明。
[0035]本实施例中，电源系统设置在主机柜内部，用于将交流电转为稳定的直流电，分别为脉冲电压发生电路、检测探头、样品吸附系统、运动控制系统等提供持续稳定的电源供应。
[0036]本实施例中，脉冲电压发生电路设置在主机柜内，脉冲电压发生电路与样品台4通过屏蔽电缆连接在一起，用于产生低压脉冲信号并施加在样品台上；当样品台被施加低压脉冲信号后，样品台、样品5、采样电极13三者在电路上将等效为两个电容与一个电阻的串并联电路，其中两个电容具体是指采样电极的探测面与样品表面之间作为一个电容，样品台与样品的上表面之间作为一个电容，电阻是指样品本身作为一个电阻。通过采样分析每次电脉冲结束后反映采样电极上电荷变化的弛豫曲线，计算出弛豫时间，再由弛豫时间计算出样品电阻率。
[0037]如图2所示，本实施例中扫描运动系统可根据测工控机的要求使检测探头进行X、Z轴运动，使样品台进行Y轴运动，能准确快速地将样品定位在需要测试的点位置上，实现分布式扫描测试。包括X轴运动机构6、Y轴运动机构8、Z轴运动机构7、导轨安装支架9、探头支架11 ;其中X轴运动机构包含一台直流无刷伺服电机和一根高精度同步带直线导轨；Y轴运动机构包含一台直流无刷伺服电机、一根高精度同步带直线导轨和一根高精度直线光杆滑轨2轴运动机构包含一台直流无刷伺服电机和一根高精度的滚珠丝杠导轨。所述Y轴运动机构设在主机柜操作平台上，其同步带直线导轨与直线光杆滑轨必须始终保持平行，导轨滑块的安装平面必须始终保持与主机柜操作平台平行，样品台设置在同步带直线导轨的导轨滑块上，可进行Y方向前后运动。X轴运动机构通过导轨安装支架固定在主机柜操作平台上，Z轴运动机构设在X轴运动机构的导轨滑块上，探头支架设在Z轴运动机构上，与Z轴运动机构相互垂直，整个Z轴运动机构可进行X方向左右运动；探头设在Z轴运动机构上，可进行Z方向上下运动。
[0038]所述运动控制系统包括运动控制器，伺服驱动器；运动控制器接收来自工控机的运动指令，然后输出位置、速度等结果给伺服驱动器，最后由伺服驱动器驱动扫描运动系统中的各个电机运动。
[0039]本实施例中，检测探头、样品台、屏蔽电缆、采样电路、数据采集卡、工控机、显示器共同用于电阻率的检测，完成信号的采集和处理，其中样品台与脉冲电压发生电路之间、采样电路与数据采集卡之间、数据采集卡与控制装置之间均通过屏蔽电缆连接，屏蔽电缆的屏蔽层必须始终保持很好地接地，测试软件安装在工控机上，显示器用于显示测试软件界面及测试结果。
[0040]参见图3，所述检测探头设置在Z轴运动机构上，具体包括采样电极、金属套环外壳12、采样电路14、采样电路供电接口、采样电路信号输出接口、氮气供应接口 ；采样电极安装在金属套环外壳中心孔内，并与金属套环外壳用聚四氟乙烯薄壁塑料管15隔开。
[0041]氮气喷射孔设置在采样电极安装孔旁边，氮气由氮气供应系统通过氮气供应接口输送到检测探头内部的氮气输送通道16，然后通过氮气喷射孔17喷射到采样电极与样品之间，以实现测量过程中采样电极与样品之间始终充满氮气形成保护层。
[0042]本实施例中，所述检测探头采用T形结构，上部大端用于放置采样电路、采样电路供电接口、采样电路信号输出接口、氮气供应接口，可大大缩短采样电路与采样电极的距离，减少信号衰减；下部小端作金属套环外壳用。采样电路供电接口、采样电路信号输出接口、氮气供应接口分别与电源系统、数据采集卡、氮气供应系统连接。
[0043]本实施例中，采样电极采用直径I?2mm、长20?30mm的紫铜棒，采样电极的一端为探测面，具有相对样品台表面小于I μπι的平面度，采样电极的另一端通过屏蔽电缆连接到采样电路的输入接口，与屏蔽电缆通过焊接固定。
[0044]本发明方法对扫描运动系统的精度以及采样电极、金属套环外壳的底部平面的平面度都有一定的要求。因为在测试时样品台上表面和采样电极探测面之间距离在0.1mm左右。所以就要保证采样电极的探测面与样品上表面平行，如果不平行的话，扫描运动系统驱动检测探头移动时很可能会接触到样品，进而无法进行检测。因此，本实施例中，所述金属套环外壳的底部平面与采样电极的探测面需处于同一平面。样品台上表面与检测探头垂直，这样采样电极的探测面才能与样品台上表面平行，二者之间的间距才能保证均匀，形成的电容电场也是均匀。
[0045]参见图1，所述继电器开关系统置于工控机内，外部分别与氮气供应系统及样品吸附系统相连，由工控机控制氮气供应及样品的吸附，确保在每次测量开始前氮气充满测量区域，样品被牢牢固定在样品台上，测量完成后停止供应氮气，同时样品被释放。
[0046]本实施例中，所述数据采集卡设置在工控机内，数据采集卡的输入口与检测探头上的采样电路输出接口连接。
[0047]所述工控机设置在主机柜内，测试软件安装在工控机上，数据采集卡接收采样电路采集到的模拟电荷信号，同时把信号转换成工控机可以识别的数字信号，测试软件对数字信号进行计算分析，最终输出测试结果。
[0048]参见图4，所述氮气供应系统包括氮气瓶、压力表、供气电磁阀、管路及接头；此系统置于主机柜内，所述接头通过管路与检测探头中的氮气供应接口相连，供气电磁阀与继电器开关系统相连，压力表设置在氮气瓶与供气电磁阀之间的管路