四探针原理｜薄层材料的方块电阻

四探针电阻测试仪测量薄层材料的方块电阻时，要求探头边缘到材料边缘的距离远大于探针间距，一般要求10倍以上；且探针头之间的距离要相等，否则就会产生等比例测试误差。丘山仪器四探针电阻测试仪充分考虑了这些因素，丘山仪器四探针电阻测试仪的探针头标准为：探针间距：1.00 mm；探针材料：碳化钨；探针压力 (可选)：5∼7 N；机械游移：< 0.3%；宝石轴承内孔与探针间距：< 6 µm。

方块电阻又称膜电阻，是用于间接表征薄膜膜层、玻璃镀膜膜层等样品上的真空镀膜的热红外性能的测量值，该数值大小可直接换算为热红外辐射率。方块电阻的大小与样品尺寸无关，其单位为Siements/sq，后增加欧姆/sq表征方式，该单位直接翻译为方块电阻或者面电阻，用于膜层测量又称为膜层电阻。

 对于薄层材料，常用方块电阻（sheet resistance，简称方阻，也称为表面电阻）表征其导电性。方阻定义为一个正方形的薄层导电材料对边之间的电阻，如图所示。

方阻定义图-技术咨询176-5252-0563

根据电阻的定义，

其中 L 为正方形边长，A 为正方形侧面的面积，又因为 A = L · t，可以得到

化简得到

由上式可以知道，任意大小的正方形薄膜材料方阻测量值都是一样的，不管边长是1米还是0.1米，它们的方阻都是一样，因为方块电阻仅与导电膜的厚度t以及材料电阻率ρ有关。方块电阻能表征膜层致密性，同时表征对热红外光谱的透过能力，方块电阻测量数值愈大，则隔离热红外性能越差，方块电阻测量数值愈小，则隔离热红外性能越好。

根据薄层材料电阻率（见文章四探针原理｜薄层样品电阻率计算）

得到薄层方阻的表达式

π/ln 2 的值约为 4.532，即薄层样品方阻与欧姆表显示电阻值之间系数为 4.532。薄层的电阻率也可以由薄层方阻和厚度导出，即

丘山仪器四探针电阻测试仪探针头展示

理论上来说探针头与导电薄膜接触的点越小越好。但实际应用时，因针状电极容易破坏被测试的导电薄膜材料，所以一般采用圆形探针头。丘山仪器四探针电阻测试仪的探针头借鉴了机械钟表机芯的制造工艺，使用红宝石轴承引导碳化钨探针，确保高机械精度和长使用寿命。