电阻率是什么?如何计算电阻率?
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量,某种材料制成的长为1米,横截面积为1平方米的导体的电阻,在数值上等于这种材料的电阻率。它反映物质对电流阻碍作用的属性,它与物质的种类有关,还受温度影响。
材料的电阻大小与材料的长度成正比,即在材料和横截面积不变时,长度越长,材料电阻越大;而与材料横截面积成反比,即在材料和长度不变时,横截面积越大,电阻越小。
电阻率是材料的一种基本特性。如果在一块具有统一剖面的均质材料上施加电压和测量电流,就能通过公式R = V/I 确定电阻值。如果已知样品的剖面面积(宽×深) 和长度,就能根据电阻测量结果计算相关材料的电阻率特性,如下图所示。
图 1 — 根据电阻测量结果计算电阻率
一般需要测量所有埋入层和金属互连层的薄层电阻率。通常把电阻率用“每平方欧姆”表示,即不管面积大小,方形均质材料的电阻始终相同。
图 2 — 无论面积如何,同样厚度的方形均质材料具有相同的电阻值。
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本应用指南介绍了是德科技的电阻测量解决方案,并讨论了电阻测量中的主要误差因素以及如何消除这些误差因素。
范德堡(Van der Pauw) 测试结构
在进行电阻率测量时,因被测电阻可能非常小(毫欧量级) 而必须使用开尔文测量技术。因此能够非常容易地通过开尔文测量技术与简单几何结构的结合确定给定材料的薄层电阻。这样的通用配置被称为范德堡结构,在范德堡于1958 年首先提出这种测量技术之后得到这一名称。如下图所示,范德堡结构是四角带有电气接触的方形样本。
图 3 — 确定电阻率的范德堡测试结构
范德堡在他最初的论文中确认下述关系式成立:
这里d 是样品厚度, 是样品的薄层电阻,电阻测量按如下定义。
图 4 — 从范德堡测试结构计算薄层电阻
从公式和测量结果能容易地计算电阻率。
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