電池系列之塊電阻.doc

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1、電池系列之方塊電阻摘要:本篇是丫丫自“半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識”篇之后,再次回歸基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)記錄。蒸發(fā)鋁膜、導(dǎo)電漆膜、印制電路板鋁箔膜等薄膜狀導(dǎo)電材料,衡量它們厚度的最好方法就是測試它們的方阻。本篇學(xué)習(xí)記錄主要涉及方阻的概念、意義、測量方法等。?一、基本概念?方阻就是方塊電阻,又稱面電阻,指一個(gè)正方形的薄膜導(dǎo)電材料邊到邊“之”間的電阻,如圖一所示,即B邊到C邊的電阻值。方塊電阻有一個(gè)特性,即任意大小的正方形邊到邊的電阻都是一樣的,不管邊長是1米還是0.1米,它們的方阻都是一樣,這樣方阻僅與導(dǎo)電膜的厚度等因素有關(guān)。??方塊電阻的計(jì)算公式:Rs=ρ/

2、t(其中ρ為塊材的電阻率,t為塊材厚度)?二、利用方阻監(jiān)控?cái)U(kuò)散?方塊電阻是一個(gè)二級概念,真正的核心是擴(kuò)散深度。一般擴(kuò)散深度會(huì)影響電性能參數(shù),因?yàn)閿U(kuò)散深度無法測量,所以只能通過測電阻來大概反映擴(kuò)散深度和擴(kuò)散濃度。?他是一個(gè)深度和濃度,以及體材料多重作用的結(jié)果,至于其和電性能參數(shù)各值之間的線性關(guān)系,目前沒有什么特定方程式,都是通過經(jīng)驗(yàn)來控制在一定的方位,做到30-50的都有。方阻一般只是在擴(kuò)散后進(jìn)行監(jiān)控,監(jiān)控方阻就是為了監(jiān)控?cái)U(kuò)散的穩(wěn)定性。測試方阻跟最后的燒結(jié)工序的影響也是很重要的,因?yàn)榻Y(jié)的深度也會(huì)影響你最后燒結(jié)的深度,否則有可能出現(xiàn)Rs的異常

3、。所以方阻也是燒結(jié)條件的重要指標(biāo)。?一般結(jié)深則電阻小,摻雜濃度高。電阻小了,摻雜量就高了,表面死層就會(huì)多,這樣會(huì)犧牲很多電流;電阻大了,電流的收集就會(huì)比較困難;方阻要做高,是需要其他相關(guān)條件保障的,假如其他條件不滿足,效率反而會(huì)降低。一般擴(kuò)散溫度越高,時(shí)間越長,流量越大,方阻就越小,結(jié)就越深。?除了擴(kuò)散之外,生產(chǎn)中的其它工序?qū)Ψ阶枰矔?huì)產(chǎn)生影響。一般如果是穩(wěn)定生產(chǎn),方阻也是穩(wěn)定的。后道生產(chǎn)中,假如出現(xiàn)大量問題片,看癥狀跟方阻有可能相關(guān)的,就可以去反查工序中是否出現(xiàn)了問題,即使電池也是可以測試的。但是這個(gè)只能相對參考,一般公司都會(huì)規(guī)定方阻多少

4、到多少之間的片子可以進(jìn)入流程,另外的就要返工,但是因?yàn)槭浅闄z,誰又能保障進(jìn)入流程的都是好的呢,甚至員工有可能會(huì)偷懶,好的片子壞的片子都流入流程。?三、方阻的測量?1、銅棒測方阻?可不可以用萬用表電阻檔直接測試圖一所示的材料呢?不可以的,因萬用表的表筆只能測試點(diǎn)到點(diǎn)之間的電阻,而這個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)之間的電阻不表示任何意義。如要測試方阻,首先我們需要在A邊和B邊各壓上一個(gè)電阻比導(dǎo)電膜電阻小得多的圓銅棒,而且這個(gè)圓銅棒光潔度要高,以便和導(dǎo)電膜接觸良好。?這樣我們就可以通過用萬用表測試兩銅棒之間的電阻來測出導(dǎo)電薄膜材料的方阻。如果方阻值比較小,如在幾個(gè)歐

5、姆以下,因?yàn)榇嬖诮佑|電阻以及萬用表本身性能等因素,用萬用表測試就會(huì)存在讀數(shù)不穩(wěn)和測不準(zhǔn)的情況。這時(shí)就需要用專門的用四端測試的低電阻測試儀器,如毫歐計(jì)、微歐儀等。測試方法如下:用四根光潔的圓銅棒壓在導(dǎo)電薄膜上,如圖二所示。??四根銅棒用A、B、C、D表示,它們上面焊有導(dǎo)線接到毫歐計(jì)上,我們使BC之間的距離L等于導(dǎo)電薄膜的寬度W,至于AB、CD之間的距離沒有要求,一般在10--20mm就可以了,接通毫歐計(jì)以后,毫歐計(jì)顯示的阻值就是材料的方阻值。?這種測試方法的優(yōu)點(diǎn)是:(1)用這種方法毫歐計(jì)可以測試到幾百毫歐,幾十毫歐,甚至更小的方阻值。(2)

6、由于采用四端測試,銅棒和導(dǎo)電膜之間的接觸電阻,銅棒到儀器的引線電阻,即使比被測電阻大也不會(huì)影響測試精度。(3)測試精度高。由于毫歐計(jì)等儀器的精度很高,方阻的測試精度主要由膜寬W和導(dǎo)電棒BC之間的距離L的機(jī)械精度決定,由于尺寸比較大,這個(gè)機(jī)械精度可以做得比較高。在實(shí)際操作時(shí),為了提高測試精度和為了測試長條狀材料,W和L不一定相等,可以使L比W大很多,此時(shí)方阻Rs=Rx*W/L,Rx為毫歐計(jì)讀數(shù)。?2、四探針法測方阻?銅棒測方阻的方法雖然精度比較高,但比較麻煩,尤其在導(dǎo)電薄膜材料比較大,形狀不整齊時(shí),很難測試,這時(shí)就需要用專用的四探針探頭來測

7、試材料的方阻,如圖三所示。??探頭由四根探針阻成,要求四根探針頭部的距離相等。四根探針由四根引聯(lián)接到方阻測試儀上,當(dāng)探頭壓在導(dǎo)電薄膜材料上面時(shí),方阻計(jì)就能立即顯示出材料的方阻值,具體原理是外端的兩根探針產(chǎn)生電流場,內(nèi)端上兩根探針測試電流場在這兩個(gè)探點(diǎn)上形成的電勢。因?yàn)榉阶柙酱螅a(chǎn)生的電勢也越大,因此就可以測出材料的方阻值。需要提出的是雖然都是四端測試,但原理上與圖二所示用銅棒測方阻的方法不同。因電流場中僅少部分電流在BC點(diǎn)上產(chǎn)生電壓(電勢)。所示靈敏度要低得多,比值為1:4.53。?影響探頭法測試方阻精度的因素:(1)要求探頭邊緣到材料邊

8、緣的距離大大于探針間距,一般要求10倍以上。(2)要求探針頭之間的距離相等,否則就要產(chǎn)生等比例測試誤差。(3)理論上講探針頭與導(dǎo)電薄膜接觸的點(diǎn)越小越好。但實(shí)際應(yīng)用時(shí),因針狀電極容易破壞被測試的

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