专利名称：一种硅材料电阻率语音测试笔的制作方法
技术领域：
本发明属于电阻率测定用的工具技术领域，特别是涉及一种测定硅材料电阻率的 测试技术工具。
背景技术：
目前，我国半导体单晶硅棒(碇)的生产厂家及科研机构所使用的半导体硅材料 电阻率测试仪器有台式电阻测定仪器和低电阻判断笔等，台式电阻测定仪，它测试结果相 对准确，同时测得电阻率数值能直接显示出来，所以显得比较直观和清晰；但它存在有体积 较大移动不便，需要220V电压供电，使用灵活性较差，同时它操作较为复杂，非专业人员不 容易测得准确的结果等缺陷；低电阻判断笔它具有携带方便，可装入口袋，用干电池供电， 安全系数好，同时它结构简单，使用也较简便；但它电阻率设定后无法改变(一般为0. 5 Q . cm)，而低于0. 5Q. cm的电阻率时只能发出简单的报警声音，同时，测试时因不能根据硅片 的具体情况进行调试，故它的测试误差就很大等缺陷。
发明内容
本发明的目的是要提供一种可在测试时能根据硅材料的具体厚薄大小情况进行 调试设定、测得的结果准确、携带方便、可装入口袋，使用简单、操作简便、非专业人员也容 易测得准确结果、干电池供电，安全系数高，制造简单，造价低廉的，测得的电阻率值能实时 语音直接播报出来的一种硅材料电阻率语音测试笔。本发明的目的是这样实现的电阻率测试笔是用来测量半导体材料(主要是硅 单晶、锗单晶、硅片)电阻率，以及扩散层、外延层、IT0导电薄膜、导电橡胶方块电阻的测 量仪器。本测试笔采用四探针法对材料的电阻率进行测量，也就是采用了四点同线探针电 阻率测量技术，其基本原理如下四个等距离的探针和未知电阻的材料接触，探针间距为 1 士0.01mm的四根金属针同时排成一列，压在平整的待测样品表面上，如图2所示，其中左 右最外部两根探针为通过待测样品的恒定电流I，将在中间两探针产生电压降V。这样可以 有效的避免接触电阻对测量的影响。已知的电流流过的两个外部探针，而用两个内部的探 针测量电压。电阻率计算如下p = (31/ln2)氺(V/I)氺h氺x其中V=测量出的电压(伏特)I =所加的电流(安培)h =晶圆片的厚度(毫米)X=探头与晶圆片的直径比和晶圆片厚度与探头分开距离之比所决定的修正因 子。通过以上分析可以知道，如果修正因子C= (Ji/ln2)*(X/I)，材料的电阻率就等 于中间两探针间的电压和厚度系数的乘积。在本测试笔中，电压值V由测量得到，厚度由用户输入晶片实际厚度数值。修正因子C由运算放大处理器进行实时的计算，电阻率在仪 器中不需要再做其它的换算；电阻率数值通过运算放大电路后直接由语音播报出来。本发 明的具体结构为是由探头(1342针四探针排列顺序)、电子电路部份及语音发声播放部分 组成；探头(1342针四探针排列顺序)是采用了四个排列成等距离的探针头、针头的四点 在平面上是在同一直线上的四个探针而构成的；电子电路部分由电源及升压电路部分、 恒流源及探头电路部分、运算放大电路及语音发声播放部分所构成；电源及升压电路部分 由电池G(9V碱性干电池)、电源开关K、电容C1-C7、电荷泵集成芯片MAX618、电阻R1-R2、电 感L所组成；恒流源及探头电路部分由可调电阻RP、反馈电阻RL、三极管VT、电位器P102、 电阻R3、R4、测量/校厚(转换开关)、探头(1342四探针排列顺序)、单通二极管D所组 成；运算放大电路及语音发声播放部分由电容C8、C9、电阻R5-R8、集成运算放大电路芯片 MAX4166、喇叭B(32Q)所组成；它们的连接关系为G(9V碱性干电池)电压经开关K接到 电荷泵集成芯片MAX618的输入端IN，电容C1与电荷泵集成芯片MAX618的输入端IN串联 相接，另一端接G(9V碱性干电池)负极，电容C2也与电荷泵集成芯片MAX618的电压输入 端IN串联相接，另一端接G(9V碱性干电池)负极，电容C3与电荷泵集成芯片MAX618的控 制端SHDN和电荷泵集成芯片MAX618的基准电压输出端VL串连相接，另一端接G(9V碱性 干电池)负极，电容C4与电荷泵集成芯片MAX618的误差放大输出端C0MP串联，另一端接 G(9V碱性干电池)负极，电容C5与电荷泵集成芯片MAX618的误差放大反相输入端FB串 联，另一端接电荷泵集成芯片MAX618的GND脚，然后接G(9V碱性干电池)负极，电容C6与 电容C7串联后与电荷泵集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端相连接，另一端接G(9V 碱性干电池)负极，电阻R2并联电容C5与电荷泵集成芯片MAX618的误差放大反相输入端 FB相接，电阻R2串联电阻R1与电荷泵集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端相连接， 另一端接G(9V碱性干电池)负极，电感L与G(9V碱性干电池)正极相接，另一端接电荷泵 集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端，GND电荷泵集成芯片MAX618的负极，PGND是 接地线；电阻R3串联可调电阻RP后与三极管VT的基极相接，电阻R3串联单通二极管D并 且串联反馈电阻RL与三极管VT的发射极相串联，单通二极管D的正极与电容C7的负极相 接，单通二极管D的负极与电阻R3串联，电位器P102与电阻R4并联后与三极管VT的集电 极相连，电位器P102的输出脚与测量/校厚(转换开关)f触点相接，测量/校厚(转换开 关)e触点与三极管VT的集电极相连接；电容C8与集成运算放大电路芯片MAX4166的③脚 相连接，电容C8的另一端与测量/校厚(转换开关)的d触点相接，电阻R5与电源G(9V 碱性干电池)的正极相连，另一端与集成运算放大电路芯片MAX4166的③脚相连接，电阻R6 与集成运算放大电路芯片MAX4166的③脚相连接，另一端与测量/校厚(转换开关)的c 触点相连接，电阻R7与集成运算放大电路芯片MAX4166的②脚相连接且串联电阻R8与集 成运算放大电路芯片MAX4166的⑥脚相连接，另一端与测量/校厚(转换开关)的c触点 相接，电容C9与喇叭B(32Q)串联后与集成运算放大电路芯片MAX4166的⑥脚相连接，另 一端与测量/校厚(转换开关)c触点相接，集成运算放大电路芯片MAX4166的④脚接地， 集成运算放大电路芯片MAX4166的⑦脚接G(9V碱性干电池)的正极；探头1342 (四探针排 列顺序)的探针1与集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端相连接，探头1342(四探 针排列顺序)的探针3与测量/校厚(转换开关)的b触点相接，探头1342 (四探针排列 顺序)的探针4与测量/校厚(转换开关)的a触点相接，探头1342 (四探针排列顺序)的探针2与测量/校厚(转换开关)的f触点相接。本测试笔可测硅电阻率范围为0 1000 Q cm ；电阻率测量误差为^ 0. 5%;探头1342 (四探针排列顺序)基本指标为探针 间距为1 士0. 01mm ；探针间绝缘电阻彡1000MQ ；机械游移率0. 3% ；探针由碳化钨或 高速钢材料制成，其0 0. 5mm ；探针压力5 16牛顿(总力)。由于集成运算放大电路芯 片MAX4166具有低电压关闭模式，所以在关闭状态时，耗电仅为38uA，输出呈高阻状态，可 有效减少电池的耗电量以及对语音测试笔的损害，具有低电压自动关机功能(电池电压低 于5V自动关机)。本发明由于采用测量/校厚(转换开关)，所以测试时能跟据硅材料的具体厚薄 大小情况进行调试设定，测得的结果准确、携带方便、可装入口袋，使用简便、操作简单、非 专业人员容易测得准确结果，由于采用集成运算放大电路芯片MAX4166具有低电压关闭模 式，采用干电池供电，安全系数高，测得电阻率值可实时语音直接播报出来，且制造简单，造 价低廉的优点。本发明的具体结构由以下的实施例及附图给出。
图1、是根据本发明提出的一种硅材料电阻率语音测试笔的电子线路图。图2、是根据本发明提出的一种硅材料电阻率语音测试笔采用的四探针法对材料 的电阻率进行测量时探头1342(四探针排列顺序)测量示意图。图3、是根据本发明提出的一种硅材料电阻率语音测试笔示意图下面结合图1、图2、图3详细说明依据本发明提出的具体装置的结构细节及工作 情况。图1、图2、图3中1，V为测量出的电压(伏特)；2，I为所加的电流(安培)；3， S为四探针头间距离；4，待测硅片；5，探针；6语音播报器；7，电源接入处；8，电源开关；9， 电子控制模块；10，调厚钮；11，测量/校厚(转换开关)；G、(9V碱性干电池)；K、开关；C1、 C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9电容；MAX618、电荷泵集成芯片；IN、MAX618电荷泵集成芯片 电压输入端；，SHDN、MAX618电荷泵集成芯片控制脚；VL、MAX618电荷泵集成芯片基准电压 输出端；COMP、MAX618电荷泵集成芯片误差放大输出端；GND、MAX618电荷泵集成芯片接地 端；FB、MAX618电荷泵集成芯片误差放大反相输入端；PGND、MAX618电荷控泵集成芯片功 率接地端；LX、内置开关管的漏极；L、电感；Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8电阻；RP、可调电 阻；RL、反馈电阻；D、单通二极管；VT、三极管；P102、电位器；测量/校厚(转换开关)；探头 1342(四探针排列顺序)、MAX4166、集成运算放大电路芯片；B、喇叭(32 Q )；②脚、MAX4166 集成运算放大电路芯片信号输入负端；③脚、MAX4166集成运算放大电路芯片信号输入正 端；④脚、MAX4166集成运算放大电路芯片接地端；⑥脚、MAX4166集成运算放大电路芯片信 号输出端；⑦脚、MAX4166集成运算放大电路芯片电压输入端；a、b、c、d、e、f 测量/校厚 (转换开关)的各个触点。如图1所示，接上9V(碱性干电池)G，合上开关K，电压从MAX618电荷泵集成芯片 电压输入端IN输入，经电荷泵集成电MAX618后获得24V直流电压，供给以三极管VT为核 心的恒流源工作，把探头1342 (四探针排列顺序)同时压在待测硅片上，然后用游标卡尺测 得的待测硅片的实际厚度数值，通过调节可调电阻RP，调至喇叭B(32Q)播报出的数值与 实际所测得的厚度数值一致(该语音测试笔初始状态为校厚状态，此时测量/校厚(转换 开关)中的c触点与e触点接通，d触点与f触点是接通的)，这时校厚完成；再按下校厚/测量(转换开关)使之切换到测量状态(此时校厚/测量(转换开关中的a触点与c触点 接通，b触点与d触点接通)这时便可进行测量，测量时把探头1342 (四探针排列顺序)同 时压在待测硅片上，这时3、4两针头的电压降通过以MAX4166为中心的集成运算放大电路 处理后，直接送到语音发声器播报出来，这样就可从喇叭B(32Q)中播报出该硅片的实际 电阻率的值。
权利要求
一种硅材料电阻率语音测试笔，是由探头(1342针四探针排列顺序)、电子电路部份及语音发声播放部分组成；其特征是探头(1342针四探针排列顺序)是采用了四个排列成等距离的探针头、针头的四点在平面上是在同一直线上的四个探针而构成的；电子电路部分由电源及升压电路部分、恒流源及探头电路部分、运算放大电路及语音发声播放部分所构成。
2.根据权利要求1所述的一种硅材料电阻率语音测试笔，其特征是所说的电源及升压 电路部分由电池G (9V碱性干电池)、电源开关K、电容C1-C7、电荷泵集成芯片MAX618、电 阻R1-R2、电感L所组成；恒流源及探头电路部分由可调电阻RP、反馈电阻RL、三极管VT、 电位器P102、电阻R3、R4、测量/校厚(转换开关)、探头(1342四探针排列顺序)、单通二 极管D所组成；运算放大电路及语音发声播放部分由电容C8、C9、电阻R5-R8、集成运算放 大电路芯片MAX4166、喇叭B(32Q)所组成；它们的连接关系为G(9V碱性干电池)电压经 开关K接到电荷泵集成芯片MAX618的输入端IN，电容C1与电荷泵集成芯片MAX618的输 入端IN串联相接，另一端接G(9V碱性干电池)负极，电容C2也与电荷泵集成芯片MAX618 的电压输入端IN串联相接，另一端接G(9V碱性干电池)负极，电容C3与电荷泵集成芯片 MAX618的控制端SHDN和电荷泵集成芯片MAX618的基准电压输出端VL串连相接，另一端接 G(9V碱性干电池)负极，电容C4与电荷泵集成芯片MAX618的误差放大输出端C0MP串联， 另一端接G(9V碱性干电池)负极，电容C5与电荷泵集成芯片MAX618的误差放大反相输入 端FB串联，另一端接电荷泵集成芯片MAX618的GND脚，然后接G(9V碱性干电池)负极，电 容C6与电容C7串联后与电荷泵集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端相连接，另一 端接G(9V碱性干电池)负极，电阻R2并联电容C5与电荷泵集成芯片MAX618的误差放大 反相输入端FB相接，电阻R2串联电阻R1与电荷泵集成芯片MAX618的内置开关管的漏极 LX端相连接，另一端接G(9V碱性干电池)负极，电感L与G(9V碱性干电池)正极相接，另 一端接电荷泵集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端，GND电荷泵集成芯片MAX618的 负极，PGND是接地线；电阻R3串联可调电阻RP后与三极管VT的基极相接，电阻R3串联单 通二极管D并且串联反馈电阻RL与三极管VT的发射极相串联，单通二极管D的正极与电 容C7的负极相接，单通二极管D的负极与电阻R3串联，电位器P102与电阻R4并联后与 三极管VT的集电极相连，电位器P102的输出脚与测量/校厚(转换开关)f触点相接，测 量/校厚(转换开关)e触点与三极管VT的集电极相连接；电容C8与集成运算放大电路芯 片MAX4166的③脚相连接，电容C8的另一端与测量/校厚(转换开关)的d触点相接，电 阻R5与电源G(9V碱性干电池)的正极相连，另一端与集成运算放大电路芯片MAX4166的 ③脚相连接，电阻R6与集成运算放大电路芯片MAX4166的③脚相连接，另一端与测量/校 厚(转换开关)的c触点相连接，电阻R7与集成运算放大电路芯片MAX4166的②脚相连接 且串联电阻R8与集成运算放大电路芯片MAX4166的⑥脚相连接，另一端与测量/校厚(转 换开关)的c触点相接，电容C9与喇叭B(32Q)串联后与集成运算放大电路芯片MAX4166 的⑥脚相连接，另一端与测量/校厚(转换开关)的c触点相接，集成运算放大电路芯片 MAX4166的④脚接地，集成运算放大电路芯片MAX4166的⑦脚接G (9V碱性干电池)的正极； 探头1342(四探针排列顺序)的探针1与集成芯片MAX618的内置开关管的漏极LX端相连 接，探头1342 (四探针排列顺序)的探针3与测量/校厚(转换开关)的b触点相接，探头 1342 (四探针排列顺序)的探针4与测量/校厚(转换开关)的a触点相接，探头1342 (四探针排列顺序)的探针2与测量/校厚(转换开关)的f触点相接。
3.根据权利要求1所述的一种硅材料电阻率语音测试笔，其特征是所说的探头 1342 (四探针排列顺序)的探针由碳化钨或高速钢材料制成。
全文摘要
本发明是一种硅材料电阻率语音测试笔，属于电阻率测定用的工具技术领域，特别是涉及一种测定硅材料电阻率的测试技术工具，它由探头(1342针四探针排列顺序)、电子电路部份及语音发声播放部分组成；电子电路部分由电源及升压电路部分、恒流源及探头电路部分、运算放大电路及语音发声播放部分所构成；本发明由于采用测量/校厚(转换开关)，所以测试时能根据硅材料的具体厚薄大小情况进行调试设定，测出结果准确、携带方便、可装入口袋，使用简便、操作简单、非专业人员易测得准确结果，采用集成运算放大电路芯片MAX4166具有低电压关闭模式，干电池供电，安全系数高，测得电阻率值可实时语音播报，且具制造简单，造价低廉等优点。
文档编号G01R27/02GK101852827SQ20091009726
公开日2010年10月6日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者罗荣土 申请人:罗荣土