四探针原理 | 开尔文四线检测法原理

通常测量电阻的方法就是在被测电阻Ｒｘ两端施加恒流源Ｉ，测量出压降Ｕｘ，然后根据欧姆定律Ｒｘ ＝ Ｕｘ ／ Ｉ，计算出被测电阻的阻值。丘山仪器四探针电阻测试仪采用四线法测量样品，可以对最大150mm 样品（或 6 英寸晶 圆）进行快速、自动的扫描 ，获得样品不同位置的方阻/电阻率分布信息。

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如图是传统二线法测量电路图。但是传统的二线法测量得到的 Ｕｘ，除了包含有被测电阻 Ｒｘ上的电压， 还有测试导线上的引线电阻（图1中的 Ｒ２ 、Ｒ３ ）和接触电阻（图1中的 Ｒ１ 、Ｒ４ ）上的电压。 其中：引线电阻的值在 １ ｍΩ ～ １０ ｍΩ 间，接触电阻的值与测量夹具的使用次数、夹具力度以及接触面清洁度有关，因 此是随机的。 二线法测量电阻具有电路简单、容易 实现的优点，但是如果被测电阻等于甚至小于引线电阻或者接触电阻，此法的测量结果难以令人信服。

为了消除二线法中引线电阻对测量结果的影响，提高测量结果的准确性，有了开尔文四线检测法，其电路图如图2所示。 其中：Ｒ５ 、Ｒ８ 为引线电阻， Ｒ６ 、Ｒ７为接触电阻，电压表内阻为 Ｒｖ，电压表支路电流为 Ｉｖ，被测电阻为 Ｒｘ，被测电阻支路电流为 Ｉｓ，被测电阻压降为 Ｕｓ。

根据欧姆定律，有：Ｒｘ ＝ Ｕｓ ／ Ｉｓ；

根据 ＫＣＬ 有 Ｉｓ ＝ Ｉ１ － Ｉｖ；

根据 ＫＶＬ 有 Ｕｓ ＝ Ｉｖ（Ｒ６ ＋ Ｒｖ ＋ Ｒ７ ） ＝ ＩｓＲｘ；

若 Ｒ６ ＋ Ｒｖ ＋ Ｒ７≫Ｒｘ，

则 Ｉｓ ＝ Ｉ１ ；

因为 Ｒｖ≫ Ｒ６ ＋ Ｒ７ ，

则 Ｕｓ ＝ ＩｖＲｖ ＝ ＩｓＲｘ ＝ Ｕｖ；

得出： Ｒｘ ＝ Ｕｓ/Ｉｓ ＝ Ｕｖ/Ｉ１

通过上式表明，采用开尔文四线检测法，利用电压表内阻无限大的特点，可以忽略支路电阻和引线电阻的影响，提高了测量结果的准确性和稳定性。

丘山仪器全自动四探针电阻测试仪

丘山仪器四探针可对1 μΩ~100 MΩ的样品进行测量，广泛适用于半导体及太阳能电池（单晶硅、多晶硅、钙钛矿）、液晶面板（ITO/AZO）、功能材料（热电材料、碳纳米管、石墨烯、银纳 米线、导电纤维布）、半导体工艺（金属层/离子注入/扩散层）、非晶合金等诸多领域。