从四探针测试电阻的原理,了解它为何更精准、高效以及应用更广泛

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在探讨四探针测试电阻的原理时,我们发现这种方法在表征金属、半导体等低电阻率材料的方阻、电阻率、电导率等方面具有广泛应用。

其核心在于使用四根等间距排列的探针,其中外侧两个探针负责传输电流,内侧两个探针则用于测量电压。

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通过恒流源输出电流 I,流经样品后通过探针 4 流出,形成电流回路。同时,探针 2 和 3 连接电压表,测量探针两端的电压,形成电压回路。

这种方法巧妙地通过电流激励和电压测量不共用探针,而是由各自的一对探针形成回路,有效规避了导线电阻、探针电阻以及探针与材料的接触电阻的影响,因此相较于两探针法,测量精度更高,适用范围更广。


在测量薄圆片(厚度≤4mm)电阻率时,四探针法的计算公式为:ρ=V/I×F(D/S)×F(W/S)×W×Fsp,其中 D 为样品直径,S 为平均探针间距,W 为样品厚度,Fsp 为探针间距修正系数,F(W/S)为样品厚度修正因子,I 为 1、4 探针流过的电流值,V 为 2、3 探针间取出的电压值。


四探针法相较于两探针法,在测量半导体电阻时具有明显优势。

两探针法多用于大电阻和精度要求不高的情况,而对于小电阻测量,尤其是半导体电阻测量,由于金属与半导体材料之间功函数的差异会形成一定厚度的耗尽层,导致测到的电阻值远高于半导体实际的电阻值。

而四探针法则通过避免电流源和电压表共用探针,降低了附加电阻的影响,提高了测量的精度和准确性。


如果您对四探针测试电阻的原理或应用有任何疑问或需要进一步的信息,欢迎留言或微信咨询。我们将竭诚为您解答。


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