四端子压实密度电阻率测试仪
四端子压实密度电阻率测试仪
测试原理与步骤
?原理?：外侧两探针注入电流，内侧两探针测量电压降，通过欧姆定律计算电阻率。
?步骤?：
样品制备：粉末均匀填充模具，加压成型为块状；
仪器校准：使用标准电阻校准；
测试：探针垂直接触样品，设置电流参数后自动测量。
参数
1. 显示语言 英文/中文
2. 基本设置操作简单，方阻、电阻、电阻率、电导率和分选结果；多种参数同时显示。
3. 精度高：电阻基本准确度： 0.01％；
方阻基本准确度：1%；
电阻率基本准确度：1%
4. 整机测量 大相对误差：≤±1%；整机测量标准不确定度：≤±1%
5. 四位半显示读数；十量程自动或手动测试；20mΩ/200mΩ/2000mΩ/20Ω/200Ω/2000Ω/20kΩ/200kΩ/2000ΚΩ/10ΜΩ 10档分选；实现HIGH/IN/LOW分选
6. 测量范围宽： 电阻：10-7Ω～10+8Ω ；方阻：10-7Ω/□～10+8Ω/□；
7. 供电模式110v/220v
8. 恒流源：电流量程为：DC100mA-1A；仪器配有恒流源开关可有效保护被测件，即先让探针头压触在被测材料上，后开恒流源开关，避免接触瞬间打火。为了提高工作效率，如探针带电压触单晶对材料及测量并无影响时，恒流源开关可一直处于开的状态。
9. 便于查看的显示/直观的操作性：高亮度、超清晰4.3寸彩色LCD显示；操作易学，直观使用；
10. 可配合多种探头进行测试；也可配合多种测试台进行测试。
11. 厚度可预设，自动修正样品的电阻率,无需查表即可计算出电阻率。
12. 自动进行电流换向,并进行正反向电流下的电阻率(或方块电阻)测量,显示平均值.测薄片时,可自动进行厚度修正。
13. 双电测测试模式，测量精度高、稳定性好.
14. 具备温度补偿功能，修正被测材料温漂带来的测试结果偏差。
15. 比较器判断灯直接显示，勿需查看屏幕，作业效率得以提高。3档分选功能：超上限，合格，超下限，可对被测件进行HI/LOW判断，可直接在LCD使用标志显示；也可通过USB接口、RS232接口输出更为详细的分选结果。
16. 测试模式：可连接电脑测试、也可不连接电脑单机测试。
17. 软件功能（选配）：软件可记录、保存、各点的测试数据；可供用户对数据进行各种数据分
析。
18.校正功能：可手动或自动选择测试量程 全量程自动清零。
电导率仪和电阻率仪之间的单位换算
1、电导率仪就是电阻率的倒数是电导率，单位是西门子/m，1西门子＝1/Ω 电导的单位用姆欧又称西门子。用S表示，由于S单位太大。常采用毫西门子 1uS/cm=0.001mS/m ；1000uS/cm=1mS/m 。
2、电阻率仪的单位是Ω·cm，即欧姆厘米。
电阻率的倒数就是电导率，它们之间的关系成倒数关系。很容易被人理解。 电导率：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。
电阻率:用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆?米，常用单位是欧姆?平方毫米/米。
特点：
●电阻 ⾼精度：0.01%， 小分辨率0.1uΩ；
●方电阻精度：1%， 小分辨率：0.1uΩ；
●双电测原理，提⾼精度和稳定性；
●测试探头直排和矩形可选；
●标配RS232、LAN、IO、通讯接⼝；
●可配戴软件查看和记录测试数据；
典型应用场景
?锂电池材料?：如石墨烯、磷酸铁锂的电阻率检测?；
?半导体粉末?：硅粉、碳纳米管的电导率分析?；
?科研与质检?：高校、实验室及企业研发部门的质量评估?。
工业与科研应用?
通过电阻率mapping技术，分析材料表面电学性能的空间分布。
结合范德堡法，适用于任意形状样品的电阻率测量，扩展应用场景。
四探针法的核心优势在于其非破坏性、高精度及对样品形状的适应性，使其成为半导体、纳米材料及工业检测中的标准技术
实际测量中的精度表现
?常规条件?：在样品均匀、探针间距稳定的情况下，误差可控制在±1%以内（如极片电阻测试中四探针法COV值显著低于单探针法）。
?特殊场景?：
?高阻材料?：半导体薄膜测量时，温差电动势或环境湿度可能引入偏差，需通过屏蔽导线和温控优化。
?薄层样品?：厚度小于探针间距时需修正系数，否则误差增大（如硅片测试中可能破坏样品表面）。
电导率与电阻的关系
电阻率的倒数就是电导率，它们之间的关系成倒数关系。
电阻率:
用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆?米，常用单位是欧姆?平方毫米/米。
电导率:
物理学概念，也可以称为导电率。在介质中该量与电场强度E之积等于传导电流密度J。对于各向同性介质，电导率是标量;对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米(S/m)表示。
半导体材料研究?
用于测量硅、锗、砷化镓等半导体材料的电阻率、载流子浓度及掺杂类型，直接关联杂质含量分析。
在晶圆制造中检测电阻率均匀性，确保外延片、离子注入片等工艺质量。
通过温度依赖性研究，分析半导体材料的电学性能变化。
电导率与电阻的关系
R=ρl=l/σ
(1)定义或解释 电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ (2)单位: 在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米。 (3)说明 电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强,反之越小。
薄膜材料分析?
适用于金属膜、氧化物薄膜（如氧化铝、氮化硅）及半导体薄膜的电阻率测量，评估其导电性能。
在光伏领域检测太阳能电池薄膜的方阻分布，优化材料制备工艺。
对微纳米金属烧结体（如银、铜）的电阻率进行高精度测量，避免接触电阻干扰。
特殊场景优势
?薄层材料?：通过修正系数（如4.532）简化超薄样品（如半导体圆片）的电阻率计算。
?不均匀性分析?：可沿样品径向测量断面电阻率，观察电阻率分布差异。
综上，四探针法通过分离电流与电压回路、优化探针布局，实现了高精度、高适应性的电阻测量，成为半导体、电池材料等领域的主流方法。
消除接触电阻与导线电阻干扰
?电流-电压探针分离?：外侧两探针注入电流，内侧两探针测量电压，因电压探针输入阻抗极高，流经电流极小，接触电阻产生的压降可忽略不计。
?独立测量回路?：电压测量仅依赖探针间电势差，与导线电阻无关，避免传统两探针法中串联电阻导致的误差。
影响因素
?样品均匀性?：粒度分布不均会导致数据离散；
?接触质量?：探针倾斜或接触不良影响精度；
?压强控制?：需稳定在标准值（如3.9MPa±0.03MPa）?。
适用范围
● 使⽤四探针治具测试⽚状或块状半导体材料、⾦属涂层以及导电薄膜等材料的⽅阻和电阻率
● 使⽤开尔⽂测试夹直接测试电阻器直流电阻；
适用场景
?两探针法?：
快速检测大电阻材料（如陶瓷、聚合物）的粗略电阻值。
工业现场对精度要求不高的场景。
?四探针法?：
半导体晶圆、光伏薄膜、石墨烯等高精度需求领域。
需区分涂层与基材电阻的极片测试（如锂电池正极）。
电阻的作用：
电阻在电路中的作用：利用著名的欧姆定律可以利用电阻控制电路中的电压、电流。
电阻的主要物理特征就是可以变电能为热能，因此热水器中的发热元件、电灯泡、电烫斗就是利用了电阻的作用制成的。另外电阻有怕热的特性，当导体材料温度升高时材料的电阻率会增大（有些材料则表现为减小），因此利用电阻的这种特性可以制作温度测量计（不知道你看见过没，插一根“铁丝”就能测量温度的方法就是利用了这种电阻材料作用的）。
另外一些材料的电阻还会受到光线照射的印象，而利用这样的材料可以制成光敏电阻，利用这点作用可以方便的设计光控电路以及光的测量和光电转换等领域。
应用
电阻率较低的物质被称为导体，常见导体主要为金属，而自然界中导电性 佳的是银，其次为半导体，硅锗。当存在外电场时，金属的自由电子在运动中不断和晶格节点上做热振子的正离子相碰撞，使电子运动受到阻碍，因而就具有了一定的电阻。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等，电阻率较高，一般称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质(如硅) 则称半导体。电阻率的科学符号为 ρ(Rho)。 已知物体的电阻，可由电阻率ρ、长度 l 与截面面积A 计算：ρ=RA/I，在该式中， 电阻R 单位为欧姆，长度 l 单位为米，截面面积 A 单位为平方米，电阻率 ρ单位为欧姆·米
典型误差案例
测试锂电池极片时，四探针法对小电阻极片（cathode-1）的电阻率测量值（2.1×10?? Ω·cm）与铝箔接近，而两探针法结果（1444.94 Ω·cm）因接触电阻被严重放大。
综上，四探针法通过分离电流/电压回路实现高精度测量，而两探针法因结构简单更适合快速筛查或大电阻场景
影响电阻率的外界因素
电阻率不仅与材料种类有关，而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属材料在温度不高时，ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρt与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率;α是电阻率的温度系数，与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极小)，用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小，适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后，可制成电阻式温度计来测量温度。半导体材料的α一般是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的灵敏度。有些金属(如Nb和Pb)或它们的化合物，当温度降到几K或十几K( 温度)时，ρ突然减少到接近零，出现超导现象，超导材料有广泛的应用前景。利用材料的ρ随磁场或所受应力而改变的性质，可制成磁敏电阻或电阻应变片，分别被用来测量磁场或物体所受到的机械应力，在工程上获得广泛应用。
体积电阻 volume resistance
在试样两相对表面上放置的两电极间所加直流电压与流过这两个电极之间的稳态电流之商，不包括沿试样表面的电流，在两电极上可能形成的极化忽略不计
注:除非另有规定，体积电阻是在电化一分钟后测定
体积电阻率：在绝缘材料里面的直流电场强度和稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。
注:体积电阻率的SI单位是12 "m。实际上也使用 fE " cm这一单位。
与电桥法的比较?
?灵敏度?：电桥法适合高阻材料（如绝缘体），四探针法对低阻材料（如金属、半导体）更灵敏。
?自动化程度?：四探针法可结合Labview等实现自动化，电桥法多依赖手动调节平衡。
提升精度的关键措施
?样品制备?：确保表面平整、无污染，粉末样品需压实至密度均匀。
?探针控制?：保持探针间距恒定（通常0.5~1.5mm），压力适中避免划痕。
?环境校准?：定期用标准电阻校准仪器，避免温湿度波动影响。
综上，四探针法在理想条件下可实现±0.1%的仪器级精度，实际应用中需结合样品特性和操作规范综合评估
设备维修服务：
我公司产品自用户现场调试验收合格后 1 年内免费保修，终身维护。在1 年免费保修期内产品发生非人为质量问题，我公司为客户提供免费维修。如产品在免费保修期外出现故障，维修服务只适当收取材料成本费。
技术支持：对于所需仪器的用户，根据用户的要求提供专业的技术方案。除了常规的仪器服务外，我公司技术部还可为用户提供各种非常规设备的技术支持。
售后响应：在接到用户维修邀请后，2 小时内做出反应，并给予解决。如未解决，我公司指派工程师及时到达用户现场，解决问题至设备正常使用为止。
