接口电路和包含接口电路的测量设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上设及测量设备，更特别地，设及一种具有开关阵列的接口电路，其能 够根据需要而改变输入与输出之间的连接关系，W及包含该接口电路的测量设备。
【背景技术】
[0002] 由美国材料实验协会（ASTM)确定的巧6-86标准（2002年重新批准版本）规定了 测量材料的电阻率和霍尔系数的方法，包括范德堡方法W及用于平行六面体或桥型样品的 方法。图1是范德堡方法的示意图，图2是用于八触点平行六面体或桥型样品的方法的示 意图，图3是用于六触点平行六面体或桥型样品的方法的示意图。
[0003] 如图1所示，电流源13和伏特计14通过开关盒12连接到范德堡样品11上的四 个触点1至4上。范德堡样品可W具有任意的形状，但应具有均一的厚度，并且表面应是单 连通的，没有孔洞。开关盒12包括开关S1、S2、S3和S4。通过设计精巧的连接线路，开关 S1、S2、S3和S4可W-致地改变档位，从而实现6种不同的开关位置。具体而言，如图1右 侦揃图表所示，电流源13可W连接到（1，2)、（2,3)、（3,4)和（4，1)触点位置，同时伏特计 14分别连接到（3,4)、（4,1)、（1，2)和（2, 3)触点位置W进行测量，从而得到电阻率。然后， 电流源13可W连接到一对不相邻的触点上，例如（1，扣和化4)触点位置，同时伏特计14 分别连接到另一对不相邻的触点上，例如（4,2)和（1，3)触点位置，测量在垂直于样品的磁 场B的作用下的电压变化，由此得到霍尔系数W及载流子浓度、霍尔迁移率等物理参数。
[0004] 然而，图1的系统存在诸多缺点。首先，上述开关盒12的设计比较复杂，且只能针 对特定的开关位置要求，适应于特定的样品，即范德堡样品。如果测量所需的开关位置要求 发生改变，即需要测量不同的样品，例如图2所示的八触点平行六面体或桥型样品22或图3 所示的六触点平行六面体或桥型样品32,则需要重新设计开关盒12,例如采用图2所示的 包含开关S5和S5的开关盒22或图3所示的包含开关S7和S8的开关盒32。因此，图1、 图2和图3所示的每种测量系统的适用样品范围都很狭窄。鉴于图2和图3所示的测量方 法都属于现有技术，所W该里不再对其进行重复的详细描述。
[0005] 另一方面，开关盒12、22和32都需要手动操作，测量效率较低。
[0006] 再一方面，在使用例如伏特计14测量电压时，即便是使用最高精度的纳伏表，也 不可避免地存在系统漂移。为了消除系统漂移，需要对换伏特计14的引线的正负极。如果 将此点考虑纳入到上述测量材料的电阻率和霍尔系数的方法中，则会产生多一倍的开关位 置，从而需要更复杂的开关盒设计。并且，测量过程中的手动操作更复杂，导致测量效率低 下。
[0007] 因此，需要一种改善的测量系统，其能够克服上述缺陷中的一种或多种。
【发明内容】
[000引本发明的一个方面在于提供一种接口电路，其能够根据需要而改变其输入与输出 之间的连接关系。
[0009] 本发明的另一方面在于提供一种包含所述接口电路的测量设备，所述测量设备能 够用于测量各种类型的样品的物理参数，所述物理参数包括电阻、电阻率、磁电阻、霍尔系 数、载流子浓度和霍尔迁移率。
[0010] 根据一实施例，一种接口电路包括；沿第一方向延伸的多条输入引线；沿与第一 方向交叉的第二方向延伸的多条输出引线；多个光禪器件形成的光禪阵列，所述多个光禪 器件分别设置在所述多条输入引线与所述多条输出引线的交叉位置附近，W将相邻的输入 引线连接到相邻的输出引线；W及控制器，用于控制所述多个光禪器件的导通和关断。
[0011] 在一示例中，所述多条输出引线的数目大于或等于所述多条输入引线的数目。在 一示例中，所述第一方向是行方向，所述第二方向时列方向。所述接口电路在运行时，每行 光禪器件中只有一个光禪器件导通，每列光禪器件中最多只有一个光禪器件导通。在一示 例中，所述控制器中预先编程有多种操作模式，W实现所述多条输入引线与所述多条输出 引线之间的多种连接方式。
[0012] 根据另一实施例，一种测量设备包括；上述接口电路，其中所述多条输入引线用于 连接到电流源和伏特计，所述多条输出引线用于选择性连接到待测样品上的触点；处理单 元，用于接收来自电流源的电流数据和来自伏特计的电压数据，并且根据所接收的电流数 据和电压数据计算待测样品的物理参数；W及输出单元，用于输出所述物理参数。
[0013] 在一示例中，所述物理参数包括电阻、电阻率、磁电阻、霍尔系数、载流子浓度和霍 尔迁移率中的一种或多种。在一示例中，所述测量设备还包括；用于接收待测样品的厚度、 长度和宽度的装置；用于选择待测样品的形状类型的装置；W及用于选择所要测量的物理 参数的装置。在一示例中，所述处理单元根据所选择的待测样品的形状类型和所要测量的 物理参数来确定所述接口电路的操作模式。在一示例中，所述接口电路的控制器中预先编 程有多种操作模式，W实现所述多条输入引线与所述多条输出引线之间的多种连接方式。 在一示例中，所述接口电路包括4条输入引线和6条输出引线。
【附图说明】
[0014] 图1示出测量范德堡样品的电阻率和霍尔系数的示意性电路图。
[0015] 图2示出测量八触点平行六面体或桥型样品的电阻率和霍尔系数的示意性电路 图。
[0016] 图3示出测量六触点平行六面体或桥型样品的电阻率和霍尔系数的示意性电路 图。
[0017] 图4示出根据本发明一实施例的接口电路的电路图。
[001引图5示出可用于图4所示的接口电路的光禪器件的电路图。
[0019] 图6示出根据本发明一实施例的测量系统的示意性电路图。
[0020] 图7示出用于四线法测电阻的样品的示意图。
【具体实施方式】
[002U图4示出根据本发明一实施例的接口电路100的电路图。如图所示，接口电路100 包括沿第一方向，例如水平方向，延伸的多条输入引线，W及沿与第一方向交叉的第二方 向，例如垂直方向，延伸的多条输出引线。根据本发明一实施例，输出引线的数目可W大于 或等于输入引线的数目。如通过后面的描述将理解的那样，输出引线的数目大于输入引线 的数目，有利于将输入引线连接到不同的输出引线，从而实现不同的连接方式，其优点也将 从下面的详细描述而变得显而易见。例如，在图4所示的示例中，接口电路100包括第一至 第四输入引线IN_1、IN_2、IN_3和IN_4,其在下文中可W通称为输入引线IN，W及第一至第 六输出引线0UT_l、OUT_2、OUT_3、0UT_4、OUT_5和OUT_6，其在下文中可W通称为输出引线 OUT。
[0022] 多个光禪器件110设置在各条输入引线与各条输出引线的交叉位置附近，W将相 邻的输入引线连接到相邻的输出引线。例如，在图4所示的示例中，接口电路100包括光禪 器件110的6X4阵列，其分别设置在第一至第四输入引线IN_1、IN_2、IN_3和IN_4与第一 至第六输出引线0UT_1、0UT_2、0UT_3、0UT_4、0UT_5和0UT_6之间的每个交叉位置附近，W 将相邻的输入引线连接到相邻的输出引线。
[0023] 具体而言，每个光禪器件110可包括发光器112和受光器114,其封装在同一管壳 内。发光器112-般可W是例如红外发光二极管，其在施加有电压时发射红外波长的光。受 光器114例如可W是光敏器件，其可W在受到发光器112发射的光的照射时导通，否则就截 止。受光器114的一端连接到输入引线IN，另一端连接到输出引线OUT。发光器112的一 端连接到电源线路Vcc，另一端连接到控制器120。从而，当控制器120控制发光器112发 光时，受光器114可W将输入引线IN连接到输出引线OUT。应注意的是，受光器114的两 个连接端子不分正负，没有极性。也就是说，可W将受光器114的第一端子连接到高电压， 第二端子连接到低电压，也可W将受光器114的第一端子连接到低电压，第二端子连接到 高电压。图4W没有极性的光敏=极管示出受光器114,但是该仅是示意性的。受光器114 的具体结构将在下面参照图5进行描述。
[0024] 继续参照图4,控制器120可W控制各个光禪器件110的导通和关断，朗尋第一至 第四输入引线IN_1、IN_2、IN_3和IN_4连接到第一至第六输出引线0UT_1、0UT_2、0UT_3、 0UT_4、0UT_5和0UT_6中的选定引线。控制器120可W被预先编程W控制光禪器件110的 导通和关断，控制器120也可W接收外来控制信号。特别地，控制器120可W使得在光禪器 件110的阵列中，每一行中有且仅有一个光禪器件110导通，W确保将每条输入引线IN仅 连接到相应的一条输出引线OUT;每一列中最多只有一个光禪器件110导通，W确保每条输 出引线OUT最多只连接到一条输入引线IN。因为输出引线OUT的数目可W大于输入引线 IN的数目，所W有可能某条输出引线OUT在某一时刻并未连接到任一条输入引线IN。如上 所述，在控制器120的控制下，可W改变光禪器件110的阵列中各个光禪器件的通断状态， 从而实现不同的连接方式。
[0025] 使用光禪器件110的一个重要优点是，可朗尋开关控制信号，即来自于控制器120 的信号，与测试信号，即在输入引线IN和输出引线OUT之间流动的信号，二者隔离开。该样， 控制信号完全不会影响到在输入引线IN和输出引线OUT之间流动的信号，例如后面描述的 测试信号，从而提高测试精度。
[0026] 图5示出光禪器件200的电路图，图5所示的光禪器件200可用作图4所示的接 口电路100中的光禪器件110。
[0027] 参照图5,光禪器件200包括发光器210和受光器220,其封装在同一管壳内。发 光器210 -般可W是例如红外发光二极