四端點測量技術

四端點測量技術,又稱為四端測試法開爾文測量法,是一種電子線路中的阻抗測量法,主要用於電阻阻值的精確測量。 參考歐姆定律R=U/I,電阻阻值的測量可通過測量電阻兩端電壓U與流經電阻的電流I來實現。

基本介紹

  • 中文名:四端點測量技術
  • 目的:用於電阻阻值的精確測量
  • 又稱:開爾文測量法
  • 領域:硬體
一般測量的局限,解決方案,范德堡法,

一般測量的局限

根據歐姆定律
,電阻阻值的測量可通過測量電阻兩端電壓V與流經電阻的電流I來實現。左圖為理想的測量情形,電壓表直接測得電阻兩側電壓,此測量結果未受導線壓降影響。
測量電阻的一般方法測量電阻的一般方法
不論是近距離還是遠距離測量阻值,測量結果都會受到導線壓降的影響而造成精確度的損失,遠距離測量時由於導線造成的壓降更大而造成不可忽略的影響。然而實際測量中受限於某些條件而只能遠距離測量電壓,此時由於遠距離測量中大電流流經長導線造成了不可忽視的壓降,而對測量電阻阻值造成影響。

解決方案

解決此問題的一個方案就是四端點測量技術。採用如右圖方案,遠距離測量時,電壓表便無需被置於被測電阻處,而是由單獨導線引至電流表附近。由於流經此單獨導線的電流值(亦即電壓表電流值)與流經被測電阻的電流值相比,小到近似可以忽略(電壓表內阻極大),因此支路導線未造成足夠影響測量結果的壓降,此時所測電壓與電流表所測電流之比可近似認為是被測電阻阻值。此原理同樣適用於近距離精準測量。
四端點測量技術示意圖四端點測量技術示意圖

范德堡法

范德堡法(英語:Van der Pauw method),又稱四點量測法,是一種測量樣品電阻率霍爾係數的技術。它能夠用於精確測量任意形狀的樣品,只要樣品大約是二維的(非常薄),固體(無孔),電極能放在它的邊上。范德堡法在樣品四周放置了四個探針,這與四端點測量技術不同:前者測得樣品平均電阻率,而後者測量感測方向上的電阻率。利用這一不同,在測量各向異性材料的屬性時,可使用范德堡法的擴展方法,即蒙哥馬利方法。
根據測量數據可以計算材料的以下屬性:
  • 材料的電阻率
  • 摻雜類型(即是p型或是n型材料)。
  • 多數載流子的面密度(單位面積多數載流子的數量),通過這個可以得到電荷密度和摻雜程度。
  • 多數載流子的遷移率
該方法在1958年首次被Leo J. van der Pauw提出。

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