接口電路和包含接口電路的測量設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明總體上設及測量設備，更特別地，設及一種具有開關陣列的接口電路，其能 夠根據需要而改變輸入與輸出之間的連接關系，W及包含該接口電路的測量設備。
【背景技術】
[0002] 由美國材料實驗協會（ASTM)確定的巧6-86標準（2002年重新批準版本）規定了 測量材料的電阻率和霍爾系數的方法，包括范德堡方法W及用于平行六面體或橋型樣品的 方法。圖1是范德堡方法的示意圖，圖2是用于八觸點平行六面體或橋型樣品的方法的示 意圖，圖3是用于六觸點平行六面體或橋型樣品的方法的示意圖。
[0003] 如圖1所示，電流源13和伏特計14通過開關盒12連接到范德堡樣品11上的四 個觸點1至4上。范德堡樣品可W具有任意的形狀，但應具有均一的厚度，并且表面應是單 連通的，沒有孔洞。開關盒12包括開關S1、S2、S3和S4。通過設計精巧的連接線路，開關 S1、S2、S3和S4可W-致地改變檔位，從而實現6種不同的開關位置。具體而言，如圖1右 偵揃圖表所示，電流源13可W連接到（1，2)、（2,3)、（3,4)和（4，1)觸點位置，同時伏特計 14分別連接到（3,4)、（4,1)、（1，2)和（2, 3)觸點位置W進行測量，從而得到電阻率。然后， 電流源13可W連接到一對不相鄰的觸點上，例如（1，扣和化4)觸點位置，同時伏特計14 分別連接到另一對不相鄰的觸點上，例如（4,2)和（1，3)觸點位置，測量在垂直于樣品的磁 場B的作用下的電壓變化，由此得到霍爾系數W及載流子濃度、霍爾遷移率等物理參數。
[0004] 然而，圖1的系統存在諸多缺點。首先，上述開關盒12的設計比較復雜，且只能針 對特定的開關位置要求，適應于特定的樣品，即范德堡樣品。如果測量所需的開關位置要求 發生改變，即需要測量不同的樣品，例如圖2所示的八觸點平行六面體或橋型樣品22或圖3 所示的六觸點平行六面體或橋型樣品32,則需要重新設計開關盒12,例如采用圖2所示的 包含開關S5和S5的開關盒22或圖3所示的包含開關S7和S8的開關盒32。因此，圖1、 圖2和圖3所示的每種測量系統的適用樣品范圍都很狹窄。鑒于圖2和圖3所示的測量方 法都屬于現有技術，所W該里不再對其進行重復的詳細描述。
[0005] 另一方面，開關盒12、22和32都需要手動操作，測量效率較低。
[0006] 再一方面，在使用例如伏特計14測量電壓時，即便是使用最高精度的納伏表，也 不可避免地存在系統漂移。為了消除系統漂移，需要對換伏特計14的引線的正負極。如果 將此點考慮納入到上述測量材料的電阻率和霍爾系數的方法中，則會產生多一倍的開關位 置，從而需要更復雜的開關盒設計。并且，測量過程中的手動操作更復雜，導致測量效率低 下。
[0007] 因此，需要一種改善的測量系統，其能夠克服上述缺陷中的一種或多種。

【發明內容】

[000引本發明的一個方面在于提供一種接口電路，其能夠根據需要而改變其輸入與輸出 之間的連接關系。
[0009] 本發明的另一方面在于提供一種包含所述接口電路的測量設備，所述測量設備能 夠用于測量各種類型的樣品的物理參數，所述物理參數包括電阻、電阻率、磁電阻、霍爾系 數、載流子濃度和霍爾遷移率。
[0010] 根據一實施例，一種接口電路包括；沿第一方向延伸的多條輸入引線；沿與第一 方向交叉的第二方向延伸的多條輸出引線；多個光禪器件形成的光禪陣列，所述多個光禪 器件分別設置在所述多條輸入引線與所述多條輸出引線的交叉位置附近，W將相鄰的輸入 引線連接到相鄰的輸出引線；W及控制器，用于控制所述多個光禪器件的導通和關斷。
[0011] 在一示例中，所述多條輸出引線的數目大于或等于所述多條輸入引線的數目。在 一示例中，所述第一方向是行方向，所述第二方向時列方向。所述接口電路在運行時，每行 光禪器件中只有一個光禪器件導通，每列光禪器件中最多只有一個光禪器件導通。在一示 例中，所述控制器中預先編程有多種操作模式，W實現所述多條輸入引線與所述多條輸出 引線之間的多種連接方式。
[0012] 根據另一實施例，一種測量設備包括；上述接口電路，其中所述多條輸入引線用于 連接到電流源和伏特計，所述多條輸出引線用于選擇性連接到待測樣品上的觸點；處理單 元，用于接收來自電流源的電流數據和來自伏特計的電壓數據，并且根據所接收的電流數 據和電壓數據計算待測樣品的物理參數；W及輸出單元，用于輸出所述物理參數。
[0013] 在一示例中，所述物理參數包括電阻、電阻率、磁電阻、霍爾系數、載流子濃度和霍 爾遷移率中的一種或多種。在一示例中，所述測量設備還包括；用于接收待測樣品的厚度、 長度和寬度的裝置；用于選擇待測樣品的形狀類型的裝置；W及用于選擇所要測量的物理 參數的裝置。在一示例中，所述處理單元根據所選擇的待測樣品的形狀類型和所要測量的 物理參數來確定所述接口電路的操作模式。在一示例中，所述接口電路的控制器中預先編 程有多種操作模式，W實現所述多條輸入引線與所述多條輸出引線之間的多種連接方式。 在一示例中，所述接口電路包括4條輸入引線和6條輸出引線。
【附圖說明】
[0014] 圖1示出測量范德堡樣品的電阻率和霍爾系數的示意性電路圖。
[0015] 圖2示出測量八觸點平行六面體或橋型樣品的電阻率和霍爾系數的示意性電路 圖。
[0016] 圖3示出測量六觸點平行六面體或橋型樣品的電阻率和霍爾系數的示意性電路 圖。
[0017] 圖4示出根據本發明一實施例的接口電路的電路圖。
[001引圖5示出可用于圖4所示的接口電路的光禪器件的電路圖。
[0019] 圖6示出根據本發明一實施例的測量系統的示意性電路圖。
[0020] 圖7示出用于四線法測電阻的樣品的示意圖。
【具體實施方式】
[002U圖4示出根據本發明一實施例的接口電路100的電路圖。如圖所示，接口電路100 包括沿第一方向，例如水平方向，延伸的多條輸入引線，W及沿與第一方向交叉的第二方 向，例如垂直方向，延伸的多條輸出引線。根據本發明一實施例，輸出引線的數目可W大于 或等于輸入引線的數目。如通過后面的描述將理解的那樣，輸出引線的數目大于輸入引線 的數目，有利于將輸入引線連接到不同的輸出引線，從而實現不同的連接方式，其優點也將 從下面的詳細描述而變得顯而易見。例如，在圖4所示的示例中，接口電路100包括第一至 第四輸入引線IN_1、IN_2、IN_3和IN_4,其在下文中可W通稱為輸入引線IN，W及第一至第 六輸出引線0UT_l、OUT_2、OUT_3、0UT_4、OUT_5和OUT_6，其在下文中可W通稱為輸出引線 OUT。
[0022] 多個光禪器件110設置在各條輸入引線與各條輸出引線的交叉位置附近，W將相 鄰的輸入引線連接到相鄰的輸出引線。例如，在圖4所示的示例中，接口電路100包括光禪 器件110的6X4陣列，其分別設置在第一至第四輸入引線IN_1、IN_2、IN_3和IN_4與第一 至第六輸出引線0UT_1、0UT_2、0UT_3、0UT_4、0UT_5和0UT_6之間的每個交叉位置附近，W 將相鄰的輸入引線連接到相鄰的輸出引線。
[0023] 具體而言，每個光禪器件110可包括發光器112和受光器114,其封裝在同一管殼 內。發光器112-般可W是例如紅外發光二極管，其在施加有電壓時發射紅外波長的光。受 光器114例如可W是光敏器件，其可W在受到發光器112發射的光的照射時導通，否則就截 止。受光器114的一端連接到輸入引線IN，另一端連接到輸出引線OUT。發光器112的一 端連接到電源線路Vcc，另一端連接到控制器120。從而，當控制器120控制發光器112發 光時，受光器114可W將輸入引線IN連接到輸出引線OUT。應注意的是，受光器114的兩 個連接端子不分正負，沒有極性。也就是說，可W將受光器114的第一端子連接到高電壓， 第二端子連接到低電壓，也可W將受光器114的第一端子連接到低電壓，第二端子連接到 高電壓。圖4W沒有極性的光敏=極管示出受光器114,但是該僅是示意性的。受光器114 的具體結構將在下面參照圖5進行描述。
[0024] 繼續參照圖4,控制器120可W控制各個光禪器件110的導通和關斷，朗尋第一至 第四輸入引線IN_1、IN_2、IN_3和IN_4連接到第一至第六輸出引線0UT_1、0UT_2、0UT_3、 0UT_4、0UT_5和0UT_6中的選定引線。控制器120可W被預先編程W控制光禪器件110的 導通和關斷，控制器120也可W接收外來控制信號。特別地，控制器120可W使得在光禪器 件110的陣列中，每一行中有且僅有一個光禪器件110導通，W確保將每條輸入引線IN僅 連接到相應的一條輸出引線OUT;每一列中最多只有一個光禪器件110導通，W確保每條輸 出引線OUT最多只連接到一條輸入引線IN。因為輸出引線OUT的數目可W大于輸入引線 IN的數目，所W有可能某條輸出引線OUT在某一時刻并未連接到任一條輸入引線IN。如上 所述，在控制器120的控制下，可W改變光禪器件110的陣列中各個光禪器件的通斷狀態， 從而實現不同的連接方式。
[0025] 使用光禪器件110的一個重要優點是，可朗尋開關控制信號，即來自于控制器120 的信號，與測試信號，即在輸入引線IN和輸出引線OUT之間流動的信號，二者隔離開。該樣， 控制信號完全不會影響到在輸入引線IN和輸出引線OUT之間流動的信號，例如后面描述的 測試信號，從而提高測試精度。
[0026] 圖5示出光禪器件200的電路圖，圖5所示的光禪器件200可用作圖4所示的接 口電路100中的光禪器件110。
[0027] 參照圖5,光禪器件200包括發光器210和受光器220,其封裝在同一管殼內。發 光器210 -般可W是例如紅外發光二極