淺談開爾文四線法測(cè)試及測(cè)試夾具設(shè)計(jì)

開爾文四線法概述

英國(guó)物理學(xué)家開爾文（Kelvins）發(fā)明的開爾文電橋（也稱為雙電橋）主要用于大電流和小電阻的測(cè)量，以提高測(cè)量精度。開爾文連接法定義如下：每個(gè)被測(cè)或被控點(diǎn)都被視為“開接點(diǎn)”。從任一“開接點(diǎn)”的根部引出兩條導(dǎo)線，一條是驅(qū)動(dòng)線F，用于施加大電流；另一條是檢測(cè)線S，用于測(cè)量該“開接點(diǎn)”的電位。這兩條導(dǎo)線合稱為“雙連線”。

通過“雙連線”，被測(cè)控的“開接點(diǎn)”可以遠(yuǎn)程連接到與其對(duì)應(yīng)的具有“雙連線”的測(cè)控部件。對(duì)于任何被測(cè)控對(duì)象，測(cè)量檢測(cè)的取樣點(diǎn)是兩個(gè)“開接點(diǎn)”間的電位差。舍棄驅(qū)動(dòng)線上的數(shù)據(jù)（因誤差較大），僅以檢測(cè)線上的數(shù)據(jù)作為取樣值，必然提高測(cè)量精度。這就是開爾文四線法的最大優(yōu)點(diǎn)，它可以忽略測(cè)試線長(zhǎng)產(chǎn)生的線阻對(duì)被測(cè)件測(cè)試產(chǎn)生的影響。

開爾文四線法應(yīng)用

通常，電阻值低于1Ω的元件被歸類為低電阻。在日常生產(chǎn)和測(cè)試過程中，我們經(jīng)常需要測(cè)量低電阻，例如"0"歐姆電阻、接插件的接觸電阻以及場(chǎng)效應(yīng)管的漏-源通態(tài)電阻。由于在測(cè)量電路中，總會(huì)存在接觸電阻和導(dǎo)線電阻，這些電阻的量級(jí)有時(shí)與被測(cè)電阻相同，甚至可能高于被測(cè)電阻，因此會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響，甚至導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果完全失去準(zhǔn)確性。

為了能夠更準(zhǔn)確地測(cè)量出低電阻的阻值，我們?cè)跍y(cè)試過程中采用了四線法進(jìn)行雙線焊接，并將這兩條線引出到測(cè)試座上，如圖1所示：.

圖1 四線法焊接測(cè)試座圖

將有引線的測(cè)試座與測(cè)試機(jī)臺(tái)連接，如圖2所示，引腳定義更加靈活，定制的適配器大多僅適用于一種引腳定義。對(duì)于需要進(jìn)行高、低溫測(cè)試的批量器件，也能避免由于引線較長(zhǎng)引入的測(cè)試誤差，如圖3所示：

圖2 測(cè)試座連接圖

圖3 測(cè)試板示意圖

小結(jié)

基于開爾文四線法原理應(yīng)用于小電阻測(cè)試方法是一種非常有效的測(cè)量小阻值電阻時(shí)最小化測(cè)量誤差以取得高精度測(cè)量結(jié)果的方法。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于它可以非常準(zhǔn)確地測(cè)量小阻值電阻，并且可以大大減少由于接觸不良或其他因素引起的測(cè)量誤差。此外，開爾文四線法原理還具有適用于各種不同的測(cè)試環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)合的優(yōu)點(diǎn)。