四探針?lè)ㄊ且环N簡(jiǎn)便的測(cè)量電阻率的方法。
四探針?lè)y(cè)量電阻率有個(gè)非常大的優(yōu)點(diǎn)：它不需要較準(zhǔn)，有時(shí)用其它方法測(cè)量電阻率時(shí)還會(huì)使用四探針?lè)ㄝ^準(zhǔn)。
一·四探針?lè)y(cè)電阻原理介紹：
不同的材料的電阻有不同的計(jì)算公式
★檢測(cè)一般的線性材料
我們常常用電阻來(lái)表征某一段傳輸電流的能力，其滿足以下關(guān)系式:
圖1
其中ρ→材料本身的電阻率，Ⅰ→材料本身的長(zhǎng)度，s→材料本身橫截面積
對(duì)于某種材料ρ滿足關(guān)系式:
圖2
其中ne→電子濃度，nh→空穴濃度，μn→電子遷移率，μh→空穴遷移率，q→基本電荷量
★檢測(cè)具有一定導(dǎo)電性能的薄膜材料
具有一定導(dǎo)電性能的薄膜材料沿著平面方向的電荷傳輸性能一般用方塊電阻來(lái)表示，對(duì)于邊長(zhǎng)為l、厚度為xj方形薄膜，其方塊電阻可表示為:
圖3
即方塊電阻與電阻率ρ成正比，與膜層厚度xj 成反比，而與正方形邊長(zhǎng)l無(wú)關(guān)。
方塊電阻一般采用雙電測(cè)電四探針來(lái)測(cè)量，測(cè)量裝置如圖4所示，四根由鎢絲制成的探針等間距地排成直線，彼此相距為s (一般為幾個(gè)mm)。
測(cè)量時(shí)將針尖壓在薄膜樣品的表面上，外面兩根探針通電流Ⅰ(一般選取0.5-2mA )，里面的兩探針用來(lái)測(cè)量電壓v，通常利用電位差計(jì)測(cè)量。
圖4 雙電測(cè)電四探針測(cè)量薄膜方塊電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
當(dāng)被測(cè)樣品的長(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于探針間距，薄膜方塊電阻具體表達(dá)式為:
圖5
即薄膜的方塊電阻和外側(cè)探針通電流后在內(nèi)探針處產(chǎn)生的電位差大小有關(guān)。
如果樣品的線度相對(duì)探針間距大不多時(shí)，上式中的系數(shù)c必須加以適當(dāng)?shù)男拚拚蹬c被測(cè)樣品的形狀和大小有關(guān)。
C=4.53（樣品長(zhǎng)寬 ≥ 40 s，厚度 ≤ 0.4 s，絕緣襯底）
二·四探針?lè)y(cè)見(jiàn)問(wèn)題
Q1:四探針?lè)ㄣf銅合金電阻率未測(cè)出結(jié)果？
超出設(shè)備測(cè)試量程，四探針設(shè)備的量程是10-5至105Ω·cm，所以有很多樣品在測(cè)試的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)超量程的情況。
Q2:四探針電阻率測(cè)試儀跟粉末電阻率測(cè)試儀是一樣的嗎？
原理是相同的，但是不是同一個(gè)設(shè)備，粉末電阻率也是用四探針測(cè)試的，只是粉末樣品直接加壓測(cè)試，不需要提前壓片。
Q3:四探針測(cè)試樣品沒(méi)有數(shù)據(jù)是為什么？
大多數(shù)原因是阻值超量程了，導(dǎo)體一般是沒(méi)問(wèn)題的。
Q4:電阻率數(shù)值的保留小數(shù)位數(shù)時(shí)，小數(shù)位數(shù)不一致，是設(shè)備默認(rèn)的么，整數(shù)的是否是四舍五入過(guò)的呢？
設(shè)備預(yù)設(shè)的改不了，如果對(duì)小數(shù)位數(shù)有要求，需要備注清楚，老師這邊會(huì)手動(dòng)用公式換算保存同樣小數(shù)位數(shù)，但是個(gè)別數(shù)據(jù)會(huì)與儀器計(jì)算的有差別。
Q5:四探針電阻率測(cè)試，10*12 mm的尺寸可以嗎？（樣品的尺寸要求是什么？）
可以，樣品多大都沒(méi)問(wèn)題。
Q6:粉末電阻率測(cè)試方法是什么？
也是四探針?lè)ǎ苯臃勰┻M(jìn)樣后，自動(dòng)壓片測(cè)試。
四探針?lè)☉{借無(wú)需校準(zhǔn)、操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)面廣的優(yōu)勢(shì)，已成為實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)線快速評(píng)價(jià)材料導(dǎo)電性能的“標(biāo)尺”。
未來(lái)，隨著薄膜器件、柔性電子與能源材料的微納化，四探針技術(shù)也必將向更高動(dòng)態(tài)范圍、更智能修正、更原位表征的方向升級(jí)。
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