什么是半导体参数分析仪，或者叫半导体器件分析仪？

半导体参数分析仪（器件分析仪）是一种集多种测量和分析功能于一体的测试仪器，可准确执行电流-电压（IV）和电容测量（CV（电容-电压）、C - f（电容-频率）以及 C – t（电容-时间）测量），并快速、轻松地对测量结果进行分析，完成半导体参数测试。半导体参数测试是确定半导体器件特征及其制造过程的一项基础测量。在参数测试中，通常需要进行 IV 测量，包括分辨率低至 fA（毫微微安培）的小电流测量和高达 1 MHz 的CV 测量，并对主要特征/参数进行分析。虽然半导体参数分析仪的设计初衷是进行半导体评测，但因其优越的性能、强大的功能以及出色的易 *** 作性，现已在各种材料、器件和电子器件的 IV 和 CV 表征中得到广泛应用。

半导体参数分析仪可为表征任务提供更高的性能、更强的可用性以及更高的效率。参数分析仪集多种测量资源于一身，可轻松进行 IV 和 CV 测量，无需汇集或集成多种仪器，例如电源、电压表、电流表、LCR 表、开关矩阵等。参数分析仪的主要测量元器件是电源/测量单元（SMU）。SMU 是一种将电压/电流源功能和电压/电流表功能结合于单一模块中的测量模块。由于该参数分析仪将电源和测量电路紧密集成，所以相比使用多种独立仪器进行相同测量来说，可以提供更高的精度、分辨率以及更小的测量误差。

此外，参数分析仪还具有分析功能，使您无需借助外部 PC 便可快速地交互检查和分析显示屏上的测量结果。由于半导体参数分析仪具有多种功能，因此适用于从探索分析到自动测试的各种测量环境。

半导体探测器有两个电极,加有一定的偏压.当入射粒子进入半导体探测器的灵敏区时,即产生电子-空穴对.在两极加上电压后,电荷载流子就向两极作漂移运动﹐收集电极上会感应出电荷,从而在外电路形成信号脉冲.但在半导体探测器中,入射粒子产生一个电子－空穴对所需消耗的平均能量为气体电离室产生一个离子对所需消耗的十分之一左右,因此半导体探测器比闪烁计数器和气体电离探测器的能量分辨率好得多.追问：为什么电离能越小,能量分辨率越高?回答：关于为什么电离能越小,能量分辨率越高,这是因为影响一个谱仪能量分辨率的因素很多,但电离过程产生的离子对数的涨落是最基本的影响因素,它限制了分辨率所能达到的极限.因而大幅改善能量分辨率的唯一途径,就是减少统计涨落,也就是必须增加单位能量产生的信息载流子数目.信息载流子是一个统称,在气体探测器中它是入射带电粒子在灵敏体积内产生的电子—离子对；在闪烁探测器中为被光电倍增管第一打拿极收集的光电子；而在半导体探测器中则为在探测器灵敏体积中产生的电子—空穴对.因此,电离能与仪器能量分辨率密切相关.

波长和能量是从不同的角度来观察描述X射线所采用的两个物理量。由此研发的两种XRF：波长色散型X射线荧光光谱仪（WD-XRF）能谱色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF），两种仪器有哪些区别与联系，成为了XRF使用人员的都应该知道的基础知识。

X射线荧光分析仪是一种比较新型的可以对多元素进行快速同时测定的仪器。在X射线激发下，被测元素原子的内层电子发生能级跃迁而发出次级X射线（X-荧光）。

随着科学技术的进步在60年代初发明了半导体探测仪器后，对X荧光进行能谱分析成为可能。 能谱色散型X射线荧光光谱仪（ED-XRF） ， 用X射线管产生原级X射线照射到样品上，所产生的特征X射线（荧光）这节进入SI(LI)探测器，便可以据此进行定性分析和定量分析，第一台ED-XRF是1969年问世的。近几年来，由于商品ED-XRF仪器及仪表计算机软件的发展，功能完善，应用领域拓宽，其特点，优越性日益搜到认识，发展迅猛。

WD-XRF与ED-XRF的区别

虽然光波色散型（WD-XRF） X 射线荧光光谱仪与能量色散型（ED-XRF）X射线荧光光谱仪同属于X射线荧光分析仪，它们产生信号的方法相同，最后得到的波谱也极为相似，但由于采集数据的方式不同，WD-XRF（波谱）与ED-XRF(能谱)在原理和仪器结构上有所不同，功能也有区别。

1、原理区别

X射线荧光光谱法，是用X射线管发出的初级线束辐照样品，激发各化学元素发出二次谱线（X-荧光）。

波长色散型荧光光谱仪（WD-XRF） 是用 分光近体 将荧光光束色散后，测定各种元素的特征X射线波长和强度，从而测定各种元素的含量。

能量色散型荧光光谱仪（ED-XRF） 是借组 高分辨率敏感半导体检查仪器与多道分析器 将未色散的X射线荧光按光子能量分离X色线光谱线，根据各元素能量的高低来测定各元素的量，由于原理的不同，故仪器结构也不同。

2、结构区别

波长色散型荧光光谱仪（WD-XRF） ，一般由 光源（X-射线管），样品室，分光晶体和检测系统 等组成。

为了准且测量衍射光束与入射光束的夹角，分光晶体系统安装在一个精密的测角仪上，还需要一庞大而精密并复杂的机械运动装置。由于晶体的衍射，造成强度的损失，要求作为光源的X射线管的功率要打，一般为2-3千瓦，单X射线管的效率极低，只有1%的功率转化为X射线辐射功率，大部分电能均转化为而能产生高温，所以X射线管需要专门的冷却装置（水冷或油冷），因此波谱仪的价格往往比能谱仪高。

能量色散型荧光光谱仪（DE-XRF）， 一般由光源（X-线管），样品室和检测系统等组成 ，与波长色散型荧光光谱仪的区别在于他不分光晶体，由于这一特点使能量色散型荧光光仪具有如下的优点：

（1）仪器结构简单。 装置既省略了晶体的精密运动装置，也无需精确调整。还避免了晶体衍射所照成的前度损失，光源使用的X射线管功率低，一般在100W一下，不需要昂贵的高压发生器和冷却系统，空气冷却即可，节省电力。

（2）能量色散型荧光光仪的光源。 样品，检测器彼此靠得越近，X射线的利用率很高，不需要光学聚集，在累计整个光谱时，对样品位置变化不象波长色散型荧光光谱仪那样敏感，对样品形状也无特殊要求。

（3）在能量色散型荧光光谱仪中，样品发出的全部特征X射线光子同时进入检测器， 这样奠定了使用多道分析器和荧光同时累计和现实全部能谱（包括背景）睇基础，也能清楚地表明背景和干扰线。因此，半导体检测器X射线光谱仪能比晶体X射线光谱仪快而方便地完成定性分析工作。

（4）能量色散型荧光光谱仪减小了化学状态引起的分析线波长的漂移影响。 由于同时累积还减少了一起的漂移影响，提高净计算的统计精度，可迅速而方便地用各种方法处理光谱。同时累积观察和测量所有元素，而不是按特定谱线分析特定元素。因此，减少偶然错误判断某元素的可能性。

3、功能区别

考虑到各种情况，能量色散型荧光光谱仪和波长色散型荧光光谱仪的 检测限 基本相同。

但在（高能光子）范围内能量色散型荧光光谱仪分辨率好些，在长波（低能光子）范围内，波长色散型荧光光谱仪的分辨率好些。

就定性分析而言，在分析多种元素时能量色散型荧光光谱仪优于单道晶体谱仪。就测量个别分析元素而言，波长色散型荧光光谱仪更优。如果分析的元素事先不知道，用能量色散较好，而分析元素已知则用多道晶体色散仪好。

对易受放射性损伤的样品，如果液体，有机物（可能发生辐射分解），玻璃品，工艺品（可能发生褪色）等，用能量色散型荧光光谱仪分析特别有利。能量色散型荧光光谱仪很适合动态系统的研究。如在催化，腐蚀，老化，磨损，改性和能量转换等与表面化学过程有关的研究。

总之，WD-XRF与ED-XRF两种仪器，各有所有优点和不足，它们只能互补，而不能替代。

WD-XRF与ED-XRF的简明比较

---