下载文档原格式
半导体开尔文测试原理引言：半导体开尔文测试原理是一种用于测量半导体材料电阻的方法。
通过该原理，可以准确地测量出半导体材料的电阻值，从而了解其电导性能。
本文将详细介绍半导体开尔文测试原理的基本概念、测量方法和应用领域。
一、基本概念半导体开尔文测试原理是基于开尔文电桥原理的一种测试方法。
开尔文电桥是一种用于精确测量电阻的电路，它通过对被测电阻进行四点测量，消除了连接电阻的影响，从而得到准确的电阻值。
半导体开尔文测试原理就是将开尔文电桥应用于半导体材料的电阻测量中。
二、测量方法半导体开尔文测试的主要步骤如下：1. 准备工作：选择合适的测试仪器，如开尔文电桥或四线法测试仪。
同时，确保被测半导体材料表面清洁、平整，以保证测量结果的准确性。
2. 四点测量：将开尔文电桥的两个测量电极接触到被测半导体材料上，另外两个电极用于测量电流。
通过施加恒定电流，测量电压差，并计算出电阻值。
3. 数据处理：根据测得的电阻值，进行数据处理和分析。
可以通过计算、绘制曲线等方式，进一步了解半导体材料的电导性能。
三、应用领域半导体开尔文测试原理在半导体材料研究和工业生产中有着广泛的应用。
主要包括以下几个方面：1. 材料研究：通过测量半导体材料的电阻，可以了解其电导性能和导电机制，为新材料的开发和研究提供重要数据。
2. 半导体器件测试：在半导体器件的生产过程中，需要对电阻进行测试，以保证产品质量和性能。
3. 故障分析：当半导体器件出现故障时，可以通过半导体开尔文测试原理来定位故障点，并进行修复。
4. 质量控制：对于批量生产的半导体材料或器件，通过半导体开尔文测试原理进行质量控制，可以保证产品的稳定性和一致性。
结论：半导体开尔文测试原理是一种准确测量半导体材料电阻的方法。
通过该原理，可以得到被测半导体材料的电阻值，进而了解其电导性能。
在半导体材料研究、器件测试、故障分析和质量控制等领域，半导体开尔文测试原理都有着广泛的应用前景。
通过不断的研究和发展，相信半导体开尔文测试原理将为半导体技术的进步和应用提供更多的支持。
四线电阻测量原理传统的两线电阻测量方法通过测量电流和电压来计算电阻值。
然而，传统方法存在一些问题。
首先，导线电阻会影响电流和电压的测量值，从而导致电阻值的偏差。
其次，接触电阻也会产生较大的测量误差。
具体而言，四线电阻测量方法包括四个引线：两个引线用于传输电流，另外两个引线用于测量电压。
首先，通过传输电流的引线，给被测电阻供电。
然后，通过测量电压的引线，测量电阻两端的电压。
最后，根据欧姆定律，通过除法计算电阻值。
```──────────││+───────────────+│││ Voltage Lead │││+───────────────+││──────────Current CurrentLead 1 Lead 2```在这个桥电路中，来自电流引线的电流通过被测电阻。
在电压引线处测量到的电压是电阻两端的电压。
这两个电压传递给一种设备（例如示波器或万用表），用于计算电阻值。
使用四线电阻测量方法的主要优点是它能够减小导线电阻和接触电阻对测量结果的影响。
导线电阻和接触电阻会引入额外的电压降，从而引起测量误差。
而使用四线电阻测量方法，则可以通过使用单独的引线测量电压，来减小这种误差。
此外，四线电阻测量方法也能够提供更高的测量精度和稳定性。
它可以减小外部干扰对测量结果的影响，因为测量电流和测量电压是在不同引线上传输的。
总之，四线电阻测量是一种常用的电阻测量方法，通过分离电流引线和电压引线，减小了导线电阻和接触电阻的影响，提高了测量的准确性和精度。
它广泛应用于各种领域，包括电子、电力、通信等。
rtd三线制和四线制测量原理好嘞，今天我们来聊聊rtd的三线制和四线制测量原理。
听起来复杂，其实就像喝水一样简单。
想象一下，早上起床，你决定喝一杯水，结果你发现杯子里没水，这种失落感可想而知。
RTD（电阻温度检测器）测量温度的原理就跟这杯水有点相似，它也是依靠电阻变化来给你反馈的。
你可以把RTD想象成一个温度的小侦探，它负责探查温度的变化，把信息传递给你。
三线制和四线制的区别，就像是你买菜的时候选择的付款方式。
三线制就像你用现金买菜，简单明了，容易操作。
而四线制则像刷卡，虽然多了一些步骤，但在准确性上可不是开玩笑的。
三线制测量主要是通过三根线，其中两根用于测量电流，剩下的一根用于测量电压。
这就像你在测量的时候，有人帮你拉着线，尽量减少外界干扰。
这种方式适合简单的场合，但如果你对精度要求高，那就得靠四线制了。
说到四线制，它就像是在你身边加了两个助理，负责帮助你更精确地测量温度。
四根线中，电流通过两根线，电压通过另外两根线。
这样一来，测量的准确性就大大提高了，外界的干扰就被隔绝得无影无踪，简直像是在云端上进行测量，让你心里踏实多了。
这就好比你在考试时，有个小伙伴在旁边给你提供答案，让你少走弯路。
再说说电阻的变化。
RTD的核心就是它的电阻，随着温度的变化，电阻也会变化。
想象一下，天气冷的时候，你穿上厚厚的外套，电阻增大；天气热的时候，轻装上阵，电阻又会减小。
这种变化就像你心情的起伏，温度高了，心情也跟着高涨。
RTD通过测量电阻的变化，准确地告诉你现在的温度。
使用三线制的时候，虽然简单，但有时会因为接线不当导致测量不准确。
就像你早上起床不洗脸，整个人看起来都不太精神。
而四线制则好比你把一切准备得妥妥的，确保每一步都走得稳当。
虽然价格上可能会贵一点，但用得放心，用得舒心，简直是物超所值。
想想日常生活，谁不想让自己的生活简单又精确呢？三线制就像是你的好朋友，跟你分享日常小事；四线制就像是你的顾问，帮你做重要的决定。
四线制标准电阻
四线制标准电阻是一种用于精密电阻测量的元件，通常由陶瓷、铁镍合金等材料制成。
这种标准电阻具有非常稳定的电阻值，并且可用于精密测量和校准仪器。
四线制标准电阻的特点包括：
1. 稳定性：四线制标准电阻通常具有极高的稳定性，能够保持精确的电阻值长时间不变。
2. 低温系数：这种标准电阻材料的温度系数很低，对温度的变化不敏感。
3. 精密测量：由于其稳定性和精确的电阻值，四线制标准电阻被广泛用于精密测量和校准。
四线制标准电阻的具体规格和参数，通常会根据实际需要进行选择。
这些标准电阻通常由专门的制造商生产，并且遵循国际电工委员会（IEC）和其他相关标准，以确保其精度和可靠性。
四线制标准电阻的设计和制造旨在提供稳定和可靠的电阻值，因此在各种精密仪器的校准和测量领域具有广泛的应用。
低阻四线测试原理 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
1、普通二线测试原理
通常的开短路测试方法即为普通二线测试，如下图所示，二线测试是目前普遍应用的一种方案。
二线测试只有一个回路，所测得的阻抗为R1+R2＋Rpcb，即所测得的阻抗为馈线电阻和待测线路阻值之和，故无法精确测定被测PCB之低阻值。
但因为开路测试的条件一般为20Ω，故馈线电阻影响不大，可以忽略不计。
二线测试的精度虽然不高，但是用来判断线路的开短路已经能满足绝大部分的印制线路板的需要。
但仅适用于完全断线、完全孔断之测试，对于低阻值测试则无能为力。
2、低阻四线测试原理
开尔文连接方式（或称四线测试方式）如下图所示，开尔文连接有两个要求：对于每个测试点都有一条激励线和一条检测线，二者严格分开，各自构成独立回路；同时要求检测线必须接到一个有极高输入阻抗的测试回路上，使流过检测线的电流极小，近似为零。
激励线即是电流供给回路，检测线即是电压测定回路，电流、电压两回路各自独立。
电流供给回路两端子与电压测定回路两端子共计四端子，故称四线测试。
V≒I1xRpcb（因I2(小电流)再乘上小电阻得到更小的压降），因电压表的内部阻抗非常高（MΩ级），远远大于电压测定回路的馈线电阻R3和R4（Ω级），使得几乎全部的电流流经过Rpcb，流经电压表的电流I2几乎为零，故所量到的电压也几乎
是Rpcb本身的压降，馈线电阻完全可以忽略，使所测得的Rpcb几乎近似于Rpcb本身，由此可精确测定被测PCB之微小阻值，其四线测试的测试精度可达到mΩ级。
开尔文测试原理
开尔文测试原理是一种用于测量导体电阻的方法，它利用了温度对电阻的影响。
根据欧姆定律，电阻（R）可以通过测量电
流（I）和电压（V）之比来计算，即R = V/I。
然而，传统的
电阻测量方法忽略了温度的影响，而导体的电阻实际上是随温度变化的。
开尔文测试方法通过在电阻两端应用电流，并在电阻两端测量电压，同时测量电流通过电阻的温升。
首先，在电阻的正端和负端分别接入两个电压引线，形成一个四端口测量电路。
然后，向电阻施加一定的电流，并测量电压降。
同时，使用热敏电阻或其它温度传感器来测量测试电路中的温度变化。
通过测量电流流过电阻时的温度变化，以及电压降和电流的关系，可以推求出导体在不同温度下的电阻。
这个方法可以排除测试线路及焊点接触电阻的影响，提供更准确的电阻测量结果。
开尔文测试方法的优点是可以忽略测试电缆的接触电阻，确保测量结果的准确性。
此外，该方法还可以减少温度效应对测量结果的影响，使测量电阻更加精确。
因此，在需要高精度电阻测量的领域，如电子制造和科学研究，开尔文测试方法被广泛应用。
实验１７用开尔文双电桥测低电阻单电桥桥臂上的导线电阻和接点处的接触电阻约为10-3Ω量级。
由于这些附加电阻与桥臂电阻相比小得多，故可忽略其影响。
但若用它测１Ω以下的电阻时，这些附加电阻对测量结果的影响就突出了。
开尔文双电桥可用于测量10-6Ω～１０Ω的电阻，有效地消减了附加电阻的影响。
【预习重点】（１）四端电阻的电流端和电压端的含义及其在电路中避免附加电阻影响的原理。
（２）双电桥测低电阻的原理和方法。
（３）ＡＣ１５／２型直流复射式检流计的使用（参阅本实验附录）。
【仪器】开尔文双电桥、直流稳定电源（该电源为稳压稳流电源，实验时按稳流源使用）、检流计、标准电阻、待测电阻等。
【原理】１）双电桥线路结构及消减附加电阻影响的原理图１７—１（ａ）、（ｂ）为双电桥线路结构及其等效电路。
双电桥在线路结构上与单电桥有两点显著不同：①待测电阻Ｒx和桥臂电阻ＲN（标准电阻）均为四端接法；②增加两个高阻值电阻Ｒ3、Ｒ4，构成双电桥的“内臂”。
图１７—１双电桥及其等效电路四端电阻外侧的两个接点称为电流端，通常接电源回路，从而将电流端的附加电阻折合到电源回路的电阻中。
图１７—１中，Ａ1、Ｃ1两接点的附加电阻折入了电源内阻。
Ｂ1、Ｂ3两接点用短粗导线相连，设Ｂ1、Ｂ3间附加电阻为ｒ。
后面将证明，若Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4及ＲN满足一定条件，即可消减ｒ对测量结果的影响。
四端电阻内侧的两个接点称为电压端，通常接高电阻回路或电流为零的补偿回路。
图１７—１中，Ａ2、Ｃ2端接触电阻分别并入Ｒ1、Ｒ2；Ｂ2、Ｂ4端接触电阻分别并入Ｒ3、Ｒ4。
由于Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4本身电阻很高，所以这些附加电阻对它们的影响甚微。
此外，电压端之间的部分即为低电阻本身，无另外的连接导线，故有效地消除了导线电阻的影响。
２）双电桥的平衡条件调节平衡，就是调节电阻Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4和ＲN，使Ｂ、Ｄ两处等电位，检流计电流Ｉg＝０。
由图１７—１（ｂ）中所示电流方向，考虑到Ｒ1>>ｒ1，Ｒ2>>ｒ2，Ｒ3>>ｒ3，Ｒ4>>ｒ4，可列出方程联立求解得（１７—１）双电桥在结构上尽量做到使上式第二项满足，故（１７—２）式（１７—２）就是双电桥的平衡条件。
四线开尔文测试原理
四线开尔文测试是一种电阻器测试方法，能够有效地消除线路接
触电阻以及电源内电压饱和对测试结果的影响，获得更为准确的电阻值，因此得到广泛应用。
下面将为大家简单讲解一下四线开尔文测试
的原理。
四线开尔文测试，原理上就是对电阻进行高精度的测试，主要利
用了热电效应的物理原理。
由于电阻物理特性上有一个温升系数，即
电阻值的大小受热量影响，而开尔文测试就是利用电阻两端通过电流
的通电，产生的热量大小与电阻大小成正比关系来进行衡量，从而确
定电阻值。
同时，开尔文测试通过电流从测试仪器的正端流向电阻器
的一端，再从电阻器的另一端经过测试仪器的负端返回，形成了两个
独立的电流回路，可以消除接线电阻以及电源内电压饱和对测试结果
的影响，使测试结果更加准确。
在实际应用场景中，四线开尔文测试被广泛应用于各种测量细小
电阻，高精度电感，互感器、电容器以及电阻器等电性元器件的测试
工作，同时还用于对电源偏差、电子电路中的电流异常等进行精确定
位和检测。
作为一种重要的测试技术，四线开尔文测试因其精确性高、稳定性好和适用范围广等优点，被广泛应用于国防军工、电力、通信、医疗等领域。
总之，四线开尔文测试通过深入理解电阻物理特性，结合实际工程应用的需求，极大地提升了电器元器件的可信度和测试的准确性，成为了测试技术领域中不可或缺的一环。
开尔文四线测试方式在PCB测试机中的应用刘懿俊【摘要】分析了PCB测试机中的普通二线式测试原理、开尔文（Kelvin）四线测量方法原理，介绍了开尔文四线测量方法的优点。
%This report aimed to analyze the two-wire and four-wire kelvin measurement principle in PCB testing machine , discused the advantage of Kelvin Four-Wire Testing method in PCB testing.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P132-134)【关键词】四线测试;开尔文;PCB测试机【作者】刘懿俊【作者单位】深圳市地质局，广东深圳 518023【正文语种】中文【中图分类】TN4070 引言随着科技的发展，手机、平板等数码设备、医疗设备、对安全性要求高的汽车电子设备用线路板（PCB）的制作层数越来越高、线路越来越密、焊盘尺寸越来越小，使得更多的人要求进行低电阻高绝缘的电子测试。
因为在这些PCB 中，部分PCB线路不单是导线，同时还是信号线，线路阻值的变化会造成信号的延滞和衰减，从而引起功能性问题。
同时PCB 如果存在孔内无铜、孔破、孔内铜薄、线路缺口等缺陷时会影响产品使用的安全性。
在通常情况下，PCB 开短路测试中的测试参数值-开路阻值设为25 Ω，线路阻值大于25 Ω时测试机判断为开路，小于25 Ω时判断为合格，对于阻值小于25 Ω的线路则无法精确测试出实际电阻值，25 Ω以下的线路成为测试盲区。
在实际生产中发现PCB 的某些缺陷，如孔内无铜、空洞、铜薄、线过细、线路缺口等问题均会影响到线路阻值，当阻值小于25 Ω时，用通常的开短路测试方法来测试这些缺陷板时，测试结果为合格，当这些PCB 经过高温焊接后阻值会发生变化，导致开路问题发生，引起产品缺陷。
电阻的高精度测试（四线开尔文测试）
以下内容均为个人根据多年军品级电阻夹具设计、测试设备设计经验得出的一些知识以用于分享，对不正确有偏差的部分欢迎交流。
对于分立元件，阻容感是最常见最基本的元件，随着科学技术以及社会需求的发展，各类电子产品都呈现出模块化、集成化、小型化、低功耗的方向发展，模块化便于组装、维修更换，集成化便于多个功能集合于一体，小型化便于最终产品做出来空间更小，低功耗便于节能。
对于电阻类产品，主要参数为电阻值、功率、电阻温漂系数等，针对不同材料及工艺，电阻各个参数性能差异大，同时也在不同应用领域有着不同的作用，典型的比如普通陶瓷厚膜、薄膜电阻，在使用时设计人员都希望其阻值精度高，而温漂系数越低越好，这代表着电阻在不同温度下其阻值变化越小，例如在电源控制中，电源模块工作发热时或使用环境温度高时电阻阻值几乎不变，这样情况下电源稳定性兼容性更好，而对于测温领域的热敏电阻，则是希望温漂系数变化较大，与电阻值形成一定的比例关系，实时监控电阻的阻值，通过该比例关系换算出当时的温度，最常见的铂电阻PT100、PT1000。
所以根据不同使用环境，对电阻的不同参数要求不一样。
本次谈一下陶瓷电阻，现工艺主要为薄膜、厚膜这两种工艺，如果简单描述此类电阻的生产工艺就是：在陶瓷基板上印刷上一层有规则图形的金属浆料，一般在一块基板上印刷N多个电阻尺寸的图形或线条，再将该陶瓷基板根据单个电阻尺寸进行划片，划片后再经过激光调阻，把每一个电阻的阻值进行测试，通过激光将陶瓷基板上的浆料去除掉以得到想要的阻值，再将每个电阻分割下来，每个陶瓷片的两端进行金属化，然后将每个电阻片中间的金属浆料上增加玻璃釉，这样电阻就成形了（其它细节工艺暂不阐述）。
对于电阻的阻值，常规分为低阻、中阻、高阻，从电阻生产、分销行业内，从10Ω至2MΩ称为中阻，高于这个范围的为高阻，低于这个范围的称为低阻，对于中阻产品使用频率最高，其生产成本分摊下来也较低，一般售价几厘钱或几毛钱一颗，而对于mΩ、GΩ、TΩ级别的电阻，都要几块几十甚至几百一颗。
而对于中阻产品，常用电阻精度为1%（以前为5%），较好一点的为1‰，而对于军工产品则一般要求达到0.1‰，而对于低阻和高阻产品，由于测试手段的限制，即便是军品也很难达到0.1‰或1‰，下面针对中阻产品的高精度测试进行一下经验交流。
我们一般都是以开尔文四线方法来进行高精度电阻测试，开尔文四线测试原理如下：由于仪表测试的基本原理是给一个恒定电流，电流流过电阻后电阻两端形成压降，仪表再测试电阻两端电压，再通过R=U/I 计算得出电阻值，由于普通测试的表笔是两线，给的电流和测的电压都是用的同一套表笔，表笔在接触电阻引脚时会产生一定的阻抗，电流流过这个接触电阻会产生压降造成误差，这个接触电阻小的在10mΩ左右，大的可能达到Ω级别，这就会引起测试误差，而开尔文测试方法则是将给电流的触点和测试电压的触点分开，测电压的一组触点不会有电流经过，则去除了接触电阻，示意图如下：
1、关于测试方面，精度越高的测试需要考虑以下几点环境因素：温度、湿度、污染程度、海拔，同一件被测件测试仪器及夹具做的再好，在以上不同条件下测得值均不同，故在测试后给出数据时，理应标明所在测试地的环境条件；
2、对于高精度电阻的使用上，一般都是焊接使用，但是在一定较小的分辨率情况下，焊接加锡量的多少，以及在焊盘摆放的位置偏差都会影响阻值的大小，这个影响很小，举例如下图所示，具体影响多少我暂时无法给出数据，所以电阻做的精度再高，在使用时肯定会造成电阻值的偏差；
图1电阻在焊盘的摆放位置偏移示意图
图2电阻焊接焊锡示意图
3、关于四线测试，个人使用弹性探针作为接触工具，其四线测试位置有以下几种
A、四根探针均位于电阻正面，即黑色玻璃釉的一面
图3四线测试探针位于正面示意图
B、电压测试探针位于正面，电流探针位于电阻两侧
图4电压测试探针位于正面，电流探针位于电阻两侧示意图C、电压探针位于两侧，电流探针位于底部
图5电压探针位于两侧，电流探针位于底部示意图
D、探针分别位于电阻两侧
图5探针分别位于电阻两侧示意图E、四根探针分别位于底部
图6四根探针分别位于底部示意图
4、探针测试接触方式解析
1、针对上述的测试方式，如果要以焊接进行对比的话，那么C跟D的两种是最接近焊接测试结果的，如果想要测试偏向于电阻芯的值那么A跟B两种方式最为接近；
2、根据我们的测试经验和资料查找得知18℃下锡电阻率ρ为113mΩmm2/m，A、B与C、D测试方式相比，同一个产品测试，C、D测试会较小，举例以下图所示，A、B与C、D测试方式的电压测试探针距离各差0.4mm，则总共相差0.8mm，焊盘宽度1.25mm，锡厚度0.1mm，根据公式R=ρ*L/S，其中ρ为113m Ωmm2/m，L为0.8mm，s为1.25*0.1，则有R=113*0.0008/（0.1*1.25）=723.2uΩ（以上参数均为举例说明，包括焊盘锡的电阻率，不作为任何一款电阻器的实际参数），则可以判断C、D两种测试方式比A、B两种测试方式大723.2uΩ，贵公司可根据实际的产品参数计算出实际误差为多少。
3、根据第2点也可以知道对于被测件重复放置导致的误差有多少，机械加工和装配精度一般能保证在0.05mm这样，也就是上面公式中的L，替换后可算出大概数值，这种误差是固定的一个范围的值，比如1u Ω-100uΩ，不会随电阻体本身电阻值的大小而改变，即1Ω的电阻和1MΩ的这种测试误差都是这个值，对于较大阻值的产品这个影响可能是几亿分之一，对于小阻值则有影响；
4、根据我们的经验和之前与多个电阻厂家的沟通，得知电阻体的受力形变也会导致阻值变化，这个变化值当然也比较小，在普通电阻测试中可以忽略，这个误差是固定的一个值还是与电阻值大小形成一定比例关系我们暂时也没法给出说明，但对于八位半仪表测试的影响大小也有待探讨；
5、而关于探针每次下压，弹簧收缩量不同导致的测试结果偏差，这个偏差非常小，我无法给出数据，主要会有的误差应该是探针和电阻接触的地方，由于测试原理是给电流测电压，探针的表面是金，电阻的焊盘表面是锡，不同材质导体的接触时，会在两端形成一个电势差，在测电压的两根探针上就多了一个材料接触的电压，这个电压也会很小，可能是uv或者nv，这个误差也是会对小阻值的测试有影响。
根据多年测试军品的经验，对于上面阐述的测试方式，可应用于中阻产品，低阻产品原理一样，但是更要求测试夹具结构的稳定，其接触位置不晃动，重复接触位置尽量一致，使用仪表的电流较大，使用的接触方式需要选型正确，而对于较大阻值的产品，需要注意电流信号引入的方式，由于电流较小，可能根据情况需要进行屏蔽处理。
而对于功率、过载等试验或测试就相对容易，只要连接方式适当即可。
针对电阻的温度系数TCR测试，如果有想了解的可与本人联系，可分享本人的经验。
以上是我对电阻高精度测试的一些经验，如有不到位的请指正，一起学习探讨，一起提高！。
